Prema mišljenju stručnjaka, u naše doba obim naučnih informacija o prirodnim fenomenima se udvostručuje svakih 10-12 godina. A ovo, očigledno, nije obična registracija zanimljive činjenice, već odraz objektivnog zakona razvoja društva u njegovoj sadašnjoj fazi. Shodno tome, da bi se išlo u korak s napretkom, potrebno je osigurati razvoj nauke upravo takvim ubrzanjem.

„U eri kada se uloga nauke kao direktne proizvodne snage sve više ispoljava“, rekao je generalni sekretar Centralnog komiteta KPSS L. I. Brežnjev na 24. kongresu KPSS, „glavna stvar više nisu njena pojedinačna dostignuća, bez obzira na to koliko su možda sjajni, ali visok naučni i tehnički nivo celokupne proizvodnje" [Materijali XXIV kongresa KPSS. M., 1971, str. 56].

Bez nauke ne mogu se uspešno rešiti tako fundamentalni problemi sa kojima se moderno čovečanstvo suočava kao što su istraživanje svemira, očuvanje životne sredine, razvoj i stvaranje novih izvora energije itd.

Danas je napredak nauke postao jedan od vodećih faktora koji određuju sudbinu čitavog čovječanstva. Konkretno, nauka je u našoj zemlji postala jedan od glavnih izvora povećanja materijalnog životnog standarda naroda, ona ima sve veći uticaj na sve aspekte života sovjetskih ljudi.

U eri naučne i tehnološke revolucije, uloga fundamentalnih naučnih istraživanja - proučavanja najdubljih, sveobuhvatnijih, fundamentalnih zakona svijeta oko nas - nemjerljivo je porasla.

To je fundamentalno istraživanje koje u konačnici uzrokuje najznačajnije revolucionarne promjene u tehnologiji i proizvodnji.

„Mi vrlo dobro znamo“, rekao je generalni sekretar CK KPSS L.I. fundamentalnim istraživanjima” [Materijal XXV kongresa KPSS. M., 1976, str. 48].

Nauka je već shvatila mnogo u proučavanju fundamentalnih svojstava svemira, ali Univerzum je beskrajno raznolik, i, kako je jedan drevni mudrac ispravno primijetio, što je širi krug našeg znanja, to je veća linija dodira s nepoznatim.

Ali da bismo danas na sadašnjem nivou našeg znanja prodrli u ovo nepoznato, potrebno je proučavati materiju u njenim ekstremnim stanjima.

Ogromne temperature od desetina i stotina miliona stepeni. Ogromni pritisci od desetina i stotina miliona atmosfera. Monstruozne gustine od stotina miliona i milijardi tona po kubnom centimetru. Gigantske energije, uporedive sa energijom eksplozije termonuklearnog naboja mase koja je jednaka desetinama hiljada solarnih masa. Svemirski vakuum...

To su fizički uslovi čije je proučavanje neophodno za napredak moderne nauke. Međutim, takve uslove je, naravno, nemoguće reproducirati u zemaljskim laboratorijama.

Pa ipak, laboratorija u kojoj se ostvaruju takva neobična stanja materije postoji. Ovo je beskonačno raznolika laboratorija Univerzuma.

„Treba priznati“, naglašava poznati teoretski fizičar R. Dicke, da su u principu i fizičar i njegovi instrumenti tako čvrsto povezani sa ostatkom Univerzuma, tako organski uronjeni u njega, da je čak i njihovo mentalno razdvajanje nemoguće. ”

Prema figurativnom izrazu doktora fizičko-matematičkih nauka N.V. Mickeviča, moderni fizičari, da bi dalje prodrli u tajne prirode, morali su da u svoje laboratorije "smjeste" zvijezdu, galaksiju, pa čak i svemir.

Upravo te okolnosti objašnjavaju sve veći interes za proučavanje Univerzuma, posebno različitih fizičkih procesa u svemiru.

Ideje o Univerzumu su oduvijek bile najvažnija komponenta naučne slike svijeta. Nije slučajno da je tokom mnogih vekova nauka o svemiru - astronomija bila "vođa" prirodnih nauka. Posebno su astronomska promatranja poslužila kao početni temelj za otkrivanje zakona mehanike i zakona univerzalne gravitacije, odnosno za izgradnju temelja klasične fizike.

Nakon toga, fizika je došla u prvi plan, stvarajući tako fundamentalne teorije koje su od fundamentalnog značaja za razumijevanje svijeta oko nas, kao što su kvantna mehanika i teorija relativnosti.

U naše vrijeme se povećao značaj astrofizičkih istraživanja. Ako je ranije ovo područje astronomije, koje se bavi proučavanjem fizičke prirode pojava koje se dešavaju u dalekim i nepristupačnim dubinama svemira, izgledalo najapstraktnije i odvojeno od stvarnog života, danas je upravo to područje dobilo najveći praktični interes.

Ako prebrojimo fundamentalna otkrića napravljena tokom proteklih decenija u različitim oblastima nauke, otkrićemo da astrofizika zauzima jedno od prvih mesta u modernoj prirodnoj nauci po ovom pokazatelju.

Zahvaljujući razvoju fundamentalno novih sredstava za proučavanje kosmičkih fenomena i izuzetnim otkrićima napravljenim u dubinama svemira, zahvaljujući neograničenoj mogućnosti da se izvuku jedinstvene informacije iz beskonačno raznolikog prirodnog laboratorija Univerzuma, nova era u razvoju prirodnih nauka sada očito sviće, era u kojoj će astrofizika preuzeti vodeću ulogu.

„Nauka je postigla značajan napredak u proučavanju svemira, uključujući zvijezde, galaktička jezgra, procese koji se dešavaju na Suncu, kosmičke zrake“, primjećuje potpredsjednik Akademije nauka SSSR-a, akademik V. A. Kotelnikov. Fundamentalna otkrića moderne astrofizike u vezi sa mogućnostima posmatranja u novim rasponima elektromagnetnih talasa razjasnila su neke aspekte evolucije zvezda i galaksija. Univerzum.

Dalji razvoj astronomskih posmatranja kako sa površine Zemlje tako i uz pomoć svemirskih letjelica i umjetnih satelita omogućit će dobivanje sve potpunijih informacija o mnogim pojavama u lancu kosmičke evolucije, o misterioznim astrofizičkim objektima.”

Univerzum je dio svijeta

Prirodna nauka ne proučava svu materiju, već samo određene njene aspekte, koji su određeni prirodom ljudske aktivnosti. Sada ćemo se morati ponovo vratiti na ovo pitanje u vezi sa potrebom da saznamo šta tačno treba da razumemo pod pojmom „Univerzum“.

Počnimo s činjenicom da se u naučno-popularnoj i naučnoj literaturi stalno susreću izrazi poput „početak Univerzuma“, „granice Univerzuma“, „kada Univerzum nije postojao“...

Takvi izrazi izazivaju prirodnu zbunjenost: ako je Univerzum imao početak, onda nije vječan? Ali u ovom slučaju, šta učiniti s jednom od glavnih odredbi materijalizma o vječnosti Univerzuma?

Da bismo ovo bolje razumjeli, pokušajmo da zamislimo razgovor između dva imaginarna lika - ljubitelja astronomije i Filozofa koji se bavi metodološkim problemima nauke o svemiru.

Amateur. Prije samo nekoliko godina, čitajući popularnu naučnu literaturu o astronomiji, jasno sam shvatio šta se podrazumijeva pod pojmom „Univerzum“. Ali u poslednje vreme sam potpuno zbunjen. Možda se sada Univerzum shvata kao nešto drugo?

Filozof. Šta mislite da je Univerzum ranije razumeo?

Amateur. Ako se ne varam, oduvek se verovalo da je Univerzum „sve što postoji“.

Filozof. Međutim, termin „egzistencija“ je prilično dvosmislen. I stoga, potrebno je razjasniti o kakvom je postojanju riječ.

Amateur. Pa, općenito, o svemu što postoji u Univerzumu.

Filozof. Ne mislite li, međutim, da se time stvara začarani krug: “Univerzum” je ono što postoji u “Univerzumu”?

Amateur. Da, zaista...

Filozof. I vjerovatno teško da ima smisla smatrati postojećim nešto o čijem postojanju nemamo informacija.

Amateur. Razumijem... Onda, očigledno, ono što se može direktno posmatrati uz pomoć savremenih sredstava naučnog istraživanja treba smatrati postojećim.

Filozof. Ovo je već nešto određenije. Ali prije nego prihvatimo vaš prijedlog, hajde da ga prvo analiziramo. Ako se slažemo sa vašom definicijom, onda smo u relativno nedavnoj prošlosti pod Univerzumom trebali shvatiti „zvjezdani univerzum“, odnosno našu galaksiju. A sada kada znamo druge galaksije, dio "Velikog univerzuma", Metagalaksije.

Amateur. Pa... Očigledno, to je tako.

Filozof. Možda bi sve bilo u redu da nije jedno „ali“. Nažalost, i fizika i astronomija su nas već uvjerile da promatramo os - vrlo nepouzdan kriterij postojanja.

Amateur. Ne razumijem na šta misliš.

Filozof. Mogu objasniti. Kao što je poznato, zbog konačne brzine širenja elektromagnetnih talasa, sve svemirske objekte posmatramo sa zakašnjenjem, što su značajniji što su udaljeniji. Recimo da se dobro poznata Polarna zvijezda nalazi na udaljenosti od oko 500 svjetlosnih godina – što znači da je vidimo onakvu kakva je bila prije otprilike pet stoljeća. Možemo li pod takvim uslovima bezuslovno tvrditi da postoji, na osnovu činjenice da je danas posmatramo? Vjerovatno postoji, jer je u krugu od 500 svjetlosnih godina malo vjerovatno da se išta drastično može dogoditi zvijezdi ovog tipa. A to je ipak samo mogućnost. Ali postoje nestacionarni svemirski objekti u kojima se duboke kvalitativne promjene događaju u relativno kratkim vremenskim periodima, doslovno u roku od nekoliko godina? Šta učiniti s njima? Moguće su i složenije situacije. Jednom riječju, opservabilnost kao kriterij postojanja za astronomiju je, po mom mišljenju, od male koristi.

Mislim da bi bilo ispravnije poći od druge ideje, prema kojoj se čitava raznolikost fizičkih uslova i pojava koje dozvoljavaju osnovne fizičke teorije, ostvaruje u Univerzumu...

Amater: Ali pošto se naše znanje o svetu oko nas razvija, a sa njim i osnovne fizičke teorije, to automatski znači da različiti Univerzumi odgovaraju različitim nivoima naučnog razvoja.

Filozof. Mislim da Univerzum ne treba posmatrati kao holistički aspekt svega što postoji, već u odnosu na određeni nivo ljudske prakse. Drugim riječima, Univerzum je ono područje procesa i pojava koje je istaknuto modernim naučnim sredstvima, opservacijskim i teorijskim.

Amater: Znači stvarno je tako? Može postojati nekoliko Univerzuma! Čudna situacija.

Filozof. Ništa čudno. Svaka kosmološka teorija rekreira Univerzum „na svoj način“, gradi svoj model. A „Univerzumi“ različitih teorija se međusobno ne poklapaju. Ne treba samo izgubiti iz vida činjenicu da takav „teorijski“ Univerzum nikada neće postati potpuno završena „slika“ stvarnog svijeta. Dalja istraživanja će je neminovno dopuniti i produbiti...

Usput, ako s ove točke gledišta pogledate uzastopna učenja o svijetu, tada će postati potpuno jasno da iako su sva ova učenja tvrdila da opisuju svijet kao cjelinu, u stvarnosti svako od njih se odnosi samo na ograničeno područje Univerzuma, čije su se granice tokom prelaska s jednog učenja na drugo postepeno širile.

Dakle, sistem sveta Aristotela - Ptolomeja ispravno je odrazio neke od osobina Zemlje kao nebeskog tela: da je Zemlja kugla, da sve gravitira ka svom centru... Dakle, ovo je bilo učenje o Zemlji. sama.

Kopernikanski svjetski sistem je zapravo opisao strukturu Sunčevog sistema, a Herschelov svjetski sistem je opisao strukturu naše Galaksije...

Univerzum se širi

Koje su glavne karakteristike modernih ideja o Univerzumu?

Centralna zvijezda našeg planetarnog sistema, Sunce, dio je džinovskog zvijezdanog ostrva - galaksije. Naša galaksija ima spiralnu strukturu i sastoji se od 150 milijardi zvijezda. Njegov prečnik dostiže 100 hiljada svetlosnih godina.

Postoje i druga zvezdana ostrva izvan naše Galaksije. Najbliži zajedno sa njim čine takozvani Lokalni sistem. Konkretno, uključuje poznatu galaksiju u sazviježđu Andromeda, udaljenost do koje je oko 2 miliona svjetlosnih godina.

U regionu sveta koji je dostupan savremenim astronomskim posmatranjima, postoje milijarde galaksija. Njihova ukupnost se naziva Metagalaksija.

Čak i na početku ovog veka u nauci je dominirala ideja da je Univerzum stacionaran i da se, u svojim glavnim karakteristikama, ne menja tokom vremena.

Međutim, 1922. talentirani sovjetski matematičar A. A. Friedman (1888–1925) otkrio je da jednadžbe Einsteinove opće teorije relativnosti, koje opisuju ponašanje svemira, nemaju stacionarna rješenja.

Iz Friedmanovog rada slijedi da se Univerzum mora ili širiti, skupljati ili pulsirati. Ovaj teorijski zaključak kasnije je potvrđen astronomskim zapažanjima, koja su otkrila crveni pomak spektralnih linija u spektrima galaksija. Kao što je poznato, sličan fenomen se javlja u slučajevima kada se izvor valnih oscilacija udalji od posmatrača (Doplerov efekat).

Nećemo sada ulaziti u istoriju kontroverzi oko tumačenja crvenog pomaka u spektrima galaksija. U svakom slučaju, doplerova priroda ovog fenomena se do sada može smatrati prilično pouzdano utvrđenom. To znači da se sve galaksije raspršuju u različitim smjerovima, a što je određena galaksija dalje od nas, to se brže udaljava. Postoji rastezanje prostora koje nema jedan centar, i takvo da je stopa povećanja udaljenosti između bilo koje dvije tačke proporcionalna ovoj udaljenosti.

Dakle, živimo u svemiru koji se širi.

Znajući brzinu kojom se galaksije udaljavaju, možemo mentalno preokrenuti obrazac širenja i tada ćemo doći do temeljnog zaključka da je prije 15-18 milijardi godina Univerzum bio u drugačijem stanju nego u našoj eri. Nije bilo zvijezda, galaksija ili drugih izoliranih svemirskih objekata. Postojao je samo ugrušak super guste vruće plazme.

Eksplozivno raspadanje i širenje ovog ugruška na kraju je dovelo do pojave čitave raznolikosti objekata i fizičkih uslova koje posmatramo u Univerzumu u našoj eri.

Dakle, Univerzum se mijenja tokom vremena.

Njena prošlost nije identična njenoj sadašnjosti, a njena sadašnjost nije identična njenoj budućnosti.

Ideja da u Univerzumu prevladavaju izuzetno spori i glatki procesi također je doživjela značajnu reviziju. Kao što je postalo jasno posljednjih decenija, prvenstveno zahvaljujući istraživanjima sovjetskih astronoma, mnoge faze razvoja materije u svemiru su oštro nestacionarne i imaju karakter eksplozije, raspadanja i disipacije. A takva nestacionarnost se manifestuje u kosmičkim pojavama različitih razmera, na različitim nivoima postojanja materije.

Kako je primijetio akademik V.A. Ambartsumyan, najvažnija posljedica ovih otkrića bila je transformacija astrofizike u evolucijsku nauku. Ako je ranije astrofizika bila uglavnom ograničena na proučavanje fizičkih svojstava različitih kosmičkih objekata, karakterizirajući uglavnom njihovo trenutno stanje, sada je proučavanje njihove prapovijesti, nastanka i razvoja, kvalitativnih transformacija, prijelaza materije iz jednog oblika u drugi došlo do fore.

Prošlost i sadašnjost

Stoga se nameće zadatak razjašnjavanja prošlih stanja svemirskih objekata i uzastopnih faza njihovog razvoja. Zadatak je izuzetno težak, s obzirom na to da je riječ o ogromnim vremenskim periodima od miliona i milijardi godina i o uslovima koji bi mogli doživjeti dramatične promjene u našoj eri.

Međutim, istorija prirodnih nauka pokazuje da ako se nauka suoči sa određenim problemima, onda postoje načini za njihovo rešavanje. Posebno, moderna astrofizika ima vrlo realne mogućnosti prodiranja u prošlost.

Uopšteno govoreći, da bismo otkrili obrasce razvoja bilo kojeg objekta koji nas zanima, potrebno ga je proučavati u pokretu, pri čemu se pokret u širem smislu razumije kao svaka promjena.

Postoji stara legenda o kralju koji je jednom dao svojim mudracima težak zadatak. Pozvavši ih u palatu, pokazao im je na veliku kamenu kuglu koja je ležala na sredini dvorišta i zamolio ih da utvrde šta je u njoj. Jedan za drugim, mudraci su pokušavali da reše težak problem. Danima su sjedili sami s loptom, netremice je zureći i pokušavajući snagom misli prodrijeti u kamen. I jedan za drugim su odlazili, pognutih glava, pošto nisu uspjeli izvršiti zadatak. To se nastavilo sve dok se među mudracima nije našao istinski mudar čovjek. Naredio je da se podloži vatra ispod misteriozne kugle i zagrejao je sve dok vreli kamen nije napukao i lopta se ne raspala na dve polovine. A onda su svi videli da u lopti nema ničega osim kamena...

Kada bi predmet proučavanja bio nepomičan, da mu se ništa nije dogodilo, da nije bilo promjena u njemu, onda bi bilo nemoguće saznati nešto pouzdano o njemu. Istinski naučno istraživanje zasnovano je na proučavanju stvarnih promena koje se dešavaju u prirodi.

Naravno, možete kreirati i pozadinu za "fiksni" objekat. Ali moramo ih sastaviti, jer će se realnost ovakvih hipoteza otkriti samo ako uspijemo provjeriti u kojoj mjeri predviđaju i objašnjavaju promjene koje se dešavaju.

Zamislite da je ispred vas gotova, malterisana, potpuno nova zgrada. A gledate ga spolja i ne znate apsolutno ništa o tome od čega je i na koji način izgrađen. U takvoj situaciji možete izgraditi bilo koju hipotezu: recimo da je napravljen od cigle, ili komada granita, ili panela, ili blokova, i bilo koja od ovih hipoteza će izgledati jednako uvjerljiva.

Sasvim drugačija situacija bi nastala da smo uhvatili period kada se zgrada još gradila. Posmatrajući gradilište, mi... ne samo da bi mogli razviti potpuno realne hipoteze, već i provjeriti njihovu valjanost daljim zapažanjima.

Nažalost, astronomi se po pravilu moraju baviti gotovo "stacionarnim" objektima. To su, na primjer, većina zvijezda i galaksija, koje se razvijaju tako sporo da za čovječanstvo, s relativno kratkom (sa stanovišta kosmičkih razmjera) životnom skalom, praktično ostaju nepromijenjene. Čak je čitav vek u istoriji takvog objekta isto što i drugi u našem svakodnevnom životu. Posmatrajući slične objekte decenijama zaredom, i dalje dobijamo istu „trenutnu” fotografiju. Postoji li izlaz iz ove stvarne nevolje?

Pogledajmo naš primjer sa izgrađenom kućom.

Da li je još uvijek moguće saznati kako je izgrađen? Da biste to učinili, trebali biste krenuti u "obilazak" po gradu i pronaći druge potpuno iste kuće, ali u različitim fazama izgradnje. Pa čak i ako se naš izlet odradi nedjeljom, kada je sve "mirno", mentalno ređajući otkrivene kuće jednu za drugom prema "fazama dovršenosti", dobićemo "dobni niz" koji će nam pomoći da zamislimo sve uzastopne faze izgradnje kuće.

Naučnici rade skoro isto u svojoj teškoj potrazi za prošlošću zvijezda i galaksija. Svijet ovih svemirskih objekata izuzetno je raznolik. A ova raznolikost se objašnjava ne samo postojanjem mnogih vrsta sličnih kosmičkih objekata, već i činjenicom da različite zvijezde i galaksije trenutno mogu biti u različitim fazama svoje evolucije.

Da bi se prosuđivali putevi razvoja nebeskih tijela, potrebno ih je podijeliti na klase objekata istog tipa i unutar svake takve klase stvoriti „stare serije“. Takav niz može zamijeniti niz uzastopnih stanja u vremenu istog predmeta koji nas zanima.

Slična metoda, koja se može nazvati "metodom poređenja", koristi se ne samo u astronomiji, već iu mnogim drugim područjima moderne prirodne nauke.

Međutim, često se dešava da nam je predmet koji nas zanima poznat u jednom primjerku. To su, na primjer, naš planetarni sistem ili Metagalaksija. Nema ih sa čime porediti. Ali čak iu ovom slučaju postoje mogućnosti da saznate njihovu pozadinu. Čak je i V.I.Lenjin primetio da se u temelju same građe materije može „pretpostaviti postojanje sposobnosti slične senzaciji“ [Lenjin V.I. zbirka cit., vol. 18, str. 40] da sva materija ima svojstvo suštinski povezano sa senzacijom, svojstvo refleksije.

Danas je ovo svojstvo materije - da skladišti tragove prethodnih stanja - našlo praktičnu primenu.

Dovoljno je prisjetiti se barem „memorije“ elektronskih računara i kibernetičkih uređaja.

Dakle, svaka materija može imati „pamćenje“.

S ove tačke gledišta, svi obrasci svijeta oko vas mogu se podijeliti u dvije velike grupe - obrasci koji su određeni osnovnim, temeljnim zakonima prirode, i obrasci koji se postepeno pojavljuju u procesu razvoja određenog materijalnog sistema. .

Očigledno, obrasci prvog tipa ne zavise od istorije – oni su uvek isti, a njihove manifestacije određuju specifični uslovi. Recimo da Keplerovi zakoni funkcionišu u Sunčevom sistemu, bez obzira na puteve njegovog formiranja. Shodno tome, takvi obrasci sami po sebi ne mogu nam reći ništa o istoriji datog sistema.

Što se tiče obrazaca drugog tipa, oni direktno ovise o toku evolucije i stoga mogu puno reći o prošlosti. Drugim riječima, trenutno stanje mnogih materijalnih sistema često sadrži određene podatke o njihovoj praistoriji.

Ali ako je materija sposobna pohraniti "tragove" prošlosti, onda to znači: glavni "ključ" za razumijevanje prošlosti kosmičkih objekata leži, prije svega, u dubokom proučavanju njihovih trenutnih stanja.

Ovdje neminovno nastaje poređenje sa radom detektiva. Ovdje dolazi na mjesto zločina. Desilo se, kriminalac je nestao. Sada je potrebno obnoviti ono što se dogodilo prije nekoliko sati: bez toga napadač neće biti uhvaćen. Nema živih svjedoka. I čini se da je zadatak beznadežan. Međutim, postoje i drugi svjedoci - predmeti, stvari. Iako su mrtvi, nikako ne šute. Kao rezultat zločina, nešto se promijenilo u stanju životne sredine: koliko god sofisticiran kriminalac, on će gotovo neizbježno ostaviti neke tragove. A iz ovih ponekad jedva uočljivih, naizgled besmislenih tragova, iskusni detektiv će moći da rekonstruiše sliku onoga što se dogodilo.

Slične probleme mora da rešava naučnik zainteresovan za prošlo stanje određenih objekata. Inače, već smo koristili sličnu metodu kada smo pokušali da rekonstruišemo prošlost Univerzuma koristeći sliku modernog kretanja galaksija.

Razmotrimo, kao primjer, problem nastanka Sunčevog sistema. Nauka ima činjenične podatke samo o svom trenutnom stanju. Rješenje je, očigledno, tražiti odraz prošlosti u slici planetarne porodice Sunca koja postoji danas. Ovaj pristup ograničava raspon mogućih hipoteza – na kraju krajeva, nije svaki put razvoja mogao dovesti Sunčev sistem do njegovog modernog oblika...

Koji su to obrasci u strukturi Sunčevog sistema koji bi se mogli svrstati u drugi tip, odnosno obrasci koji zavise od praistorije?

To su, prije svega, zakoni kretanja planeta. Sve planete kruže oko Sunca u istom smjeru i gotovo u istoj ravni, a njihove orbite se malo razlikuju od krugova. U međuvremenu, prema zakonima mehanike, rotacija nebeskih tijela pod utjecajem gravitacijskih sila oko masivnog središnjeg jezgra trebala bi se odvijati u različitim smjerovima, u različitim ravnima i u izduženim, eliptičnim orbitama. Kretanje u krugovima u jednom smjeru, pa čak i u jednoj ravni je rijedak poseban slučaj, a vjerovatnoća da će se dogoditi, na primjer, slučajnim udruživanjem nebeskih tijela koja nisu međusobno povezana, praktički je nula.

Ova okolnost ukazuje da je porodica Sunca nastala u nekom jedinstvenom procesu, tokom kojeg su se formirale uočene karakteristike kretanja planeta.

O tome svjedoči i podjela planeta Sunčevog sistema u dvije grupe koje se razlikuju po svojim svojstvima. Jedan od njih se sastoji od četiri planete najbliže Suncu - Merkur, Venera, Zemlja i Mars.

Relativno su male veličine i sastoje se uglavnom od teških hemijskih elemenata. U drugu grupu spadaju Jupiter, Saturn, Uran i Neptun. To su džinovske planete, koje se sastoje uglavnom od vodonika i njegovih spojeva i helijuma.

Dakle, moguće je ozbiljno razmotriti samo one kosmogonijske hipoteze koje ne samo da opisuju kako se materija iz predplanetarnog stanja formirala u planete, već i pokazuju kako su se moderni obrasci Sunčevog sistema razvili u ovom procesu.

Kada je u pitanju proučavanje Univerzuma, naučnici imaju još jednu priliku – mogućnost direktnog posmatranja prethodnih faza razvoja svemirskih objekata.

U običnom životu vidimo sve što se dešava u trenutku kada se dešava u stvarnosti. Čak i kada, dok smo u Moskvi, gledamo televizijski program iz dalekog Vladivostoka, koji se emituje preko veštačkog Zemljinog satelita, događaji u studiju Dalekog istoka i na ekranu dešavaju se praktično istovremeno. To je razumljivo ako se prisjetimo da se elektromagnetski valovi šire kolosalnom brzinom od oko 300.000 km/s. Ova brzina im omogućava da trenutno pređu bilo koju zemaljsku udaljenost.

Kosmičke udaljenosti su druga stvar. Već iz Lupe - najbližeg nebeskog tijela - svjetlost putuje do nas duže od sekunde, a od Sunca - osam minuta i osamnaest sekundi. Da bi prešao udaljenost od Sunca do najudaljenije planete Sunčevog sistema, Plutona, svjetlosnom talasu je potrebno pet i po sati, a do najbliže zvijezde Proksime Kentauri stiže tek nakon četiri godine i četiri mjeseca.

Shodno tome, vidimo Mjesec kakav je bio prije sekundu, Sunce - 8 minuta i 18 sekundi kasni, a Proksimu Kentauri - 4 godine i 4 mjeseca zakašnjenja.

Dakle, posmatrajući nebo, direktno gledamo u prošlost Univerzuma. I što je ovaj ili onaj predmet udaljeniji, prodiremo u udaljenija vremena.

Kada bi, recimo, danas dobro poznata Polarna zvezda potpuno prestala da postoji, onda bismo mi, na Zemlji, nastavili da vidimo ovu skoro nepostojeću zvezdu još 500 godina - upravo onoliko koliko je svetlosnim zracima potrebno da savladaju ogroman rastojanje koje deli Severnu zvezdu od Zemlje.

Dakle, svaka zvijezda, svaka galaksija koju vidimo je jedna od živih stranica istorije Univerzuma.

Savremena sredstva astronomskog istraživanja omogućavaju posmatranje objekata koji se nalaze na udaljenostima do 10-12 milijardi svjetlosnih liga.

To znači da promatramo objekte koji odgovaraju ovim udaljenostima kao što su bili prije 10-12 milijardi godina.

Štaviše, u principu je moguće dobiti direktne informacije o najranijim fazama postojanja Univerzuma. Iz teorije svemira koji se širi proizlazi da je nekoliko stotina hiljada godina nakon početka širenja gustoća medija toliko smanjena da je elektromagnetno zračenje moglo slobodno da se širi u svemiru.

Ovo "fosilno", reliktno zračenje preživjelo je do naše ere i sada se pouzdano bilježi radio-teleskopima. Proučavanje njegovih svojstava je pokazalo da je početna tvar imala vrlo visoku temperaturu - bila je to vruća plazma.

CMB zračenje nam daje direktne informacije o periodu koji je bio nekoliko stotina hiljada godina udaljen od početka ekspanzije.

Moderne fundamentalne fizičke teorije daju nam potpune pouzdane podatke, sve do još ranijeg trenutka kada je nakupina koja se širi imala nuklearnu gustoću. Ovaj trenutak nije bio više od jedne sekunde od početka ekspanzije.

Dakle, već imamo prilično pouzdane informacije o vremenskom periodu, čije trajanje je 99,99 puta više od čitave istorije Metagalaksije...

Naravno, svaka ekstrapolacija, odnosno proširenje našeg znanja u prošlost ili budućnost Univerzuma, neizbježno povlači određenu dozu neizvjesnosti. I što dalje idemo u prošlost ili budućnost, to je ta neizvjesnost veća. Mada, kako se nauka razvija, on se stalno smanjuje.

Postoji fundamentalna mogućnost dobijanja direktnih informacija o prvim trenucima širenja Univerzuma.

Reliktni neutrini nam mogu donijeti informaciju do trenutka koji je samo 0,3 sekunde od početka ekspanzije. U još ranijoj fazi, gustina supstance bila je tolika da je bila neprobojna čak i za neutrine.

Takozvani gravitacioni talasi bi možda mogli da govore o ovoj fazi.

Za sada nismo u mogućnosti da registrujemo reliktne neutrine i gravitacione talase. Ali to ne mijenja suštinu stvari. Vremenom će se razviti metode za snimanje ovih zračenja, a istraživači Univerzuma će imati priliku da dobiju informacije o početnoj fazi njegovog postojanja.

Neminovnost sve čudnijeg svijeta

Sa svakim novim fundamentalnim otkrićem svijet se pred čovjekovim pogledom pojavljivao sve čudniji i neobičniji, prvo sa stanovišta svakodnevnih vizualnih predstava o njemu, običnog zdravog razuma, a s daljnjim razvojem nauke - i sa stanovišta gledišta trenutno dominantnih naučnih reprezentacija.

„To je napredak fundamentalnog znanja“, rekao je predsednik Akademije nauka SSSR, akademik A. ChP, sa govornice 25. kongresa KPSS. Aleksandrov, „menja naizgled ustaljene i nepokolebljive tačke gledišta u nauci, otvara nove oblasti u nauci i tehnologiji... otvara mogućnost korišćenja potpuno novih, često neočekivanih pojava u oblastima koje nisu imale apsolutno nikakve veze sa izvornim poljem istraživanja. .”

Konstatujući činjenicu da svojstva stvarnog svijeta, otkrivena u procesu naučnog istraživanja, mogu biti u suprotnosti s našim uobičajenim predstavama o njemu, istaknuti fizičar 20. stoljeća Max Born (1882–1970) je naglasio da je odlučujući faktor u razvoju prirodne nauke je „potreba čoveka da prepozna spoljašnji stvarni svet... koji postoji nezavisno od osobe i njegove sposobnosti da ide protiv svojih osećanja tamo gde je neophodno održati dato uverenje.

Mnoga velika naučna otkrića zasnivaju se na sposobnosti naučnika da se apstrahuje od svog svakodnevnog iskustva i hipnoze vizuelnih predstava. Činjenica je da je jedna od karakterističnih osobina svijeta fenomena koji proučava moderna prirodna nauka to što te pojave postaju sve manje vizualne.

Nekad su neki filozofi vjerovali: ono što se ne može vizualno zamisliti, recimo svijet zatvoren u sebe, ne može postojati. Svijest o tome da svijet „čudnih“, neobičnih pojava zaista postoji i da ga znanost spoznaje, pomaže da se oslobodimo takvog primitivnog, pogrešnog pristupa razumijevanju prirode i time doprinosi napretku prirodne nauke.

Mnogo toga što proučava moderna fizika i astrofizika ne može se vizualizirati.

Ali možete razumjeti! A ovo je glavna stvar. Na primjer, potpuno je nemoguće zamisliti prostore složene geometrije. Ali njihova svojstva se mogu razumjeti i opisati pomoću odgovarajućeg matematičkog aparata.

Istovremeno, to uopšte ne znači da savremeni fizičari i astronomi uopšte ne koriste vizuelne predstave u procesu naučnog istraživanja. Vizuelne slike su neophodne kako tokom naučnog istraživanja tako i prilikom objašnjavanja složenih pojava. Flo, ove slike se ne mogu poistovjetiti sa samim stvarnim svijetom: one su uslovne, pomoćne prirode.

Kopernik je bio jedan od prvih koji je nadvladao hipnozu vizuelnih predstava svijeta oko sebe i iza vidljivih kretanja nebeskih tijela uočio njihova prava kretanja u kosmičkom prostoru.

Ali niz narednih koraka, koji su na kraju doveli do izgradnje slike svijeta klasične fizike, također su bili povezani s prevazilaženjem uobičajenih ideja. Otkrivši svoja “tri zakona”, Kepler je nadvladao u to vrijeme rašireno vjerovanje o kružnoj prirodi planetarnih orbita i kretanju planeta sa konstantnim ugaonim brzinama.

U formulisanju svog „principa inercije“, Galileo je morao da prevaziđe ideju da se jednoliko pravolinijsko kretanje tela dešava pod uticajem stalne sile.

Newton je otkrio zakon gravitacije suprotno vjerovanju da su planete "gurnule" neke nepoznate misteriozne sile...

Pa ipak, sve dok je fizika bila ograničena na proučavanje takvih procesa s kojima se čovjek manje-više direktno susreće, njeni zaključci nisu dolazili u neku posebnu kontradikciju s našim svakodnevnim iskustvom.

Kada je početkom 20. veka fizika upala u svet mikrofenomena i počela duboko da shvata fizičke procese u kosmičkim razmerama, otkrila je niz činjenica, okolnosti i obrazaca koji su se pokazali veoma čudnim i neobičnim ne samo od strane sa stanovišta običnog zdravog razuma, ali i sa stanovišta svega dosadašnje klasične prirodne nauke.

Ove neobičnosti se ogledaju prvenstveno u dve najveće teorije našeg veka - kvantnoj mehanici i teoriji relativnosti.

Prvi od njih odobrio je potpuno nove ideje o svojstvima najmanjih čestica materije - elementarnih čestica. Ispostavilo se, na primjer, da ne postoji fundamentalna razlika između čestice i vala, između materije i zračenja. U nekim situacijama čestice pokazuju svoja korpuskularna svojstva, u drugim - valna svojstva. Materijalne čestice se mogu pretvoriti u zračenje, a dijelovi zračenja - fotoni - u materijalne čestice.

Jedan od najupečatljivijih zaključaka kvantne fizike, koji je u suprotnosti s vizualnim idejama o svijetu i osnovama klasične fizike, bio je takozvani princip nesigurnosti, koji je spomenut u jednom od prethodnih poglavlja. Pokazalo se da je nemoguće istovremeno precizno izmjeriti brzinu i položaj mikročestice u prostoru. To je značilo da mikročestice nemaju putanje kretanja u uobičajenom smislu, već su bile nešto poput oblaka razmazanog svemirom.

Još neobičniji su bili zaključci teorije relativnosti. Konkretno, pokazalo se da su mnoge fizičke veličine koje su izgledale apsolutne i nepromjenjive, na primjer, masa volumena, dužine segmenata, vremenski intervali, u stvari relativne, ovisno o prirodi kretanja sistema u kojem su određene javljaju se fizičke pojave.

Tako se pokazalo da se masa tijela povećava sa povećanjem brzine. I stoga, masa, recimo, protona ili neutrona, koji leti brzinom bliskom brzini svjetlosti, u principu može premašiti masu Zemlje, Sunca, pa čak i masu našeg zvjezdanog sistema - Galaxy.

Ali sve su to bili samo prvi koraci u taj zadivljujući, čudan svet nauke, koji se u drugoj polovini 20. veka sve brže odvija pred nama.

U dubinama mikrosvijeta

Jedno od najosnovnijih područja moderne prirodne nauke je fizika mikrosvijeta, koja proučava strukturu materije na nivou mikroprocesa – atoma, atomskih jezgara i elementarnih čestica.

Tokom proteklih decenija, ova oblast nauke je brzo napredovala. Prije samo dvadeset godina, fizičari su znali samo desetak elementarnih čestica, a činilo se da su svi objekti u svijetu oko nas napravljeni od tih čestica. Ali tada je, zahvaljujući puštanju u rad divovskih akceleratora i korištenju tehnologije elektroničkog računanja, otkriveno mnogo novih čestica, sada se njihov broj mjeri stotinama.

Međutim, pokazalo se da je stagnacija privremena, a posljednjih godina situacija se značajno promijenila.

Razvila se posebna oblast fizike elementarnih čestica - takozvane nove čestice. Otkrivene su takozvane psi čestice koje imaju vrlo interesantna svojstva.

Teoretski fizičari M. Gell-Mann i G. Zweig su davne 1964. godine, na osnovu nekih teorijskih razmatranja, iznijeli smjelu i originalnu ideju o specijalnim fundamentalnim česticama, kvarkovima. Prema ovoj ideji, postoje tri kvarka sa delimičnim električnim nabojem i tri odgovarajuća antikvarka. Od kvarkova i antikvarkova mogu se graditi protoni, neutroni, hiperoni, mezoni, njihove antičestice, kao i neke druge elementarne čestice.

Sa teorijske tačke gledišta, hipoteza kvarka se pokazala vrlo zanimljivom i obećavajućom. U svakom slučaju, u svijetu elementarnih čestica sve se događa baš kao da kvarkovi zaista postoje.

Od 1964. do 1970. godine u mnogim laboratorijama širom svijeta vršena su aktivna pretraživanja kvarkova. Traženi su u akceleratorima čestica, u kosmičkim zracima, pa čak i u uzorcima lunarnog tla. Međutim, nikada nije bilo moguće otkriti kvarkove u slobodnom stanju. Istina, s vremena na vrijeme u štampi se pojavljuju izvještaji da su te čestice konačno otkrivene, ali dalja istraživanja ne potvrđuju takve izvještaje.

U vezi s tim, došlo je do određenog zahlađenja prema hipotezi kvarka. A u isto vrijeme, bez kvarkova bi bilo vrlo teško objasniti mnoga svojstva elementarnih čestica. Stoga je, uprkos svemu, hipoteza kvarka nastavila da se razvija. Kao rezultat toga, teoretičari su došli do zaključka da mora postojati još jedan četvrti kvark, takozvani C kvark, sa svojim antikvarom.

Među ostalim fizičkim karakteristikama ovog kvarka nalazi se i novi, takozvani kvantni broj, nazvan “čar” ili “čar”.

Ali ako postoji četvrti kvark, onda moraju postojati i čestice koje ga sadrže. Jedna od ovih čestica, JPS mezon, otkrivena je u novembru 1974.

Postoji pretpostavka da je JPS mezon vrsta sistema nalik atomu, koji se sastoji od C kvarka i njegovog antikvarka. Ovaj sistem je nazvan "charmonium".

Ako je ova pretpostavka tačna, onda JPS mezon očigledno predstavlja nešto drugo osim jednog od mogućih energetskih nivoa čarmonijuma.

Također je moguće da u prirodi postoje formacije koje se sastoje od kombinacija “starih” i “novih” kvarkova. U početku su teoretičari pokušavali da "konstruišu" takve objekte, a krajem 1976. godine pojavili su se izvještaji o otkriću šarmiranih mezona i šarmiranog bariona. Zanimljivo je napomenuti da se JPS mezon pokazao kao najteži mezon od svih poznatih modernoj fizici. Istovremeno, životni vek JPS mezona je takođe veoma dug. To je oko 10~20 s. Ovo je oko hiljadu puta duže od životnog veka drugih teških čestica. A 1977. godine otkrivena je ipsilon čestica, predviđena teorijom kao kombinacija šestog kvarka i antikvarka. Njegova masa je pet puta veća od mase protona. Činjenica da se pokazalo da su psi čestice relativno dugovječne sugerira da, možda, u prirodi postoji neka vrsta pravila zabrane koja nam još uvijek nije poznata, a koja stavlja veto na brzo raspadanje J-psi mezona i drugih sličnih čestica.

Otkriće psi čestica poslužilo je kao vrlo važan dokaz u prilog hipotezi kvarka i natjeralo nas da ponovo razmislimo zašto se ovi objekti ne mogu otkriti eksperimentalno.

Da bi se objasnila situacija koja je nastala, predložena je zanimljiva ideja takozvanog kvarkova.

Stvar je u tome da, možda, općenito u prirodi postoje čestice, uključujući kvarkove, koje se u principu ne mogu odvojiti jedna od druge i izolirati u svom čistom obliku. Prema ovoj ideji, sile koje spajaju dva kvarka zajedno ne moraju biti elektromagnetne, već neke druge prirode. Moguće je da po svojoj prirodi podsjećaju na beskonačno usku, elastičnu, kao da je "gumena" cijev. Takva elastična cijevna veza ne dopušta da se jedan kvark otkine od drugog - "istežući" pod vanjskim utjecajem, zatim se skuplja i vraća kvark na svoje mjesto. Stoga se ne može isključiti mogućnost da kvarkovi predstavljaju posebnu vrstu formacija koje mogu postojati samo u agregatu i koje je suštinski nemoguće razdvojiti. Takođe je moguće da će dalji razvoj fizike elementarnih čestica pokazati da, pored četiri kvarka koja se trenutno pojavljuju, postoje i drugi, teži. Možda će se odgovor na ovo pitanje dobiti u vrlo bliskoj budućnosti. Teorija elementarnih čestica, uz astrofiziku, oduvijek je igrala važnu ulogu u formiranju novih ideja o pojavama svijeta oko nas. Konkretno, moderna teorija elementarnih čestica ne samo da nas uvodi u nove objekte, već nas kako se razvija vodi u dubine „sve čudnijeg svijeta“. Jedan od vrlo radoznalih objekata "čudnog svijeta" moderne mikrofizike su takozvane superluminalne čestice, ili tahioni.

Brže od svetlosti

Prema Einsteinovoj teoriji relativnosti, koja je jedan od temeljnih temelja moderne prirodne nauke, brzina prijenosa bilo koje fizičke interakcije ne može premašiti brzinu svjetlosti.

Međutim, može se pretpostaviti da, uz svijet subluminalnih interakcija, postoji svijet superluminalnih brzina koji se s njim nigdje ne siječe, u kojem brzina svjetlosti nije gornja, već donja granica brzine fizički procesi. Takva pretpostavka, u principu, ne samo da nije u suprotnosti sa suštinom teorije relativnosti, već, naprotiv, čini ovu teoriju simetričnijom i interno konzistentnijom, generalizirajući je na svijet koji leži iza svjetlosne barijere.

Inače, upravo je to slučaj kada samorazvijanje teorije, proizašlo iz njene unutrašnje logike, dovodi do novih zaključaka.

Naravno, valjanost hipoteze o tahionu može se dokazati samo eksperimentom, ali prirodnost dotične teorijske generalizacije ostavlja snažan utisak.

Da tahioni zaista postoje, oni bi bili treća vrsta čestica koja nam je poznata. Prvi od njih se sastoji od čestica „pod-svetlosti“, koje ni pod kojim okolnostima ne mogu dostići tačno brzinu svetlosti. To uključuje gotovo sve nama poznate elementarne čestice. Drugi tip su čestice koje se kreću tačno brzinom svjetlosti. To uključuje fotone - dijelove svjetlosti - i neutrine. Tahioni bi bili čestice koje uvijek imaju superluminalne brzine.

Postavlja se pitanje: da li je tahionska hipoteza fizički besmislena?

Cijela poenta je u tome da se odnos ili proces koji je nemoguć u nizu nama poznatih pojava, u principu, može ostvariti u drugom području fenomena. Drugim riječima, naše ideje o mogućem i nemogućem su relativne. Fizički se besmislenim mogu smatrati samo oni zaključci teorije koji su u suprotnosti sa jednim ili drugim fundamentalnim zakonom prirode u oblasti u kojoj je ovaj zakon dovoljno dobro ispitan. Hipoteza tahiona ne ulazi u takve kontradikcije. Svet tahiona se nigde ne ukršta sa našim podsvetlosnim svetom. Tri navedene vrste čestica imaju sljedeće svojstvo: čestice jedne vrste ne mogu se ni pod kakvim nama poznatim interakcijama transformirati u čestice druge vrste. Iako na dubljem nivou, koji moderna fizika još nije proučavala, to možda nije slučaj.

Istina, do sada nisu dobijene nikakve eksperimentalne indikacije o mogućnosti postojanja tahiona. Ali možda je to zbog činjenice da odgovarajući eksperimenti nisu uzeli u obzir neka svojstva ovih hipotetičkih čestica koje su nam još uvijek nepoznate. Jedna zanimljiva mogućnost je pokušaj detekcije tahiona koristeći takozvano Čerenkovljevo zračenje (podvara sovjetskog fizičara Čerenkova). Teorija kaže da kada se kreću u vakuumu, superluminalne čestice treba da emituju elektromagnetne talase, iako bi takvo zračenje bilo veoma teško detektovati.

Fizika mikrosvijeta je posebno poučna jer se u procesu njegovog razvoja javlja mnoštvo neočekivanih koncepata i slika koje potresaju uobičajene temelje. Ovo jasno i uvjerljivo pokazuje nezakonitost svake apsolutizacije naučne spoznaje, fizike kao nauke nikada neće biti kraja.

Razvoj teorije elementarnih čestica vodi nas do sve više neobičnih pojava, sve dalje od uobičajenih, vizualnih koncepata. Ova teorija postepeno dobija sve složenije matematičke i druge slike koje nemaju analogije u svetu koji nas direktno okružuje.

Istovremeno, uprkos obilju eksperimentalnih podataka, jedinstvena teorija elementarnih čestica još ne postoji. Znači li to da su modernoj mikrofizici potrebne neke fundamentalno nove, možda “lude ideje”?

Još je mnogo toga neshvatljivog u informacijama koje danas imamo o procesima mikrosvijeta. Moguće je da će se trudom teoretičara poteškoće prevazići na osnovu postojećih ideja. Ali mogu biti potrebne potpuno nove ideje, uključujući i one vrlo neobične.

Ovo je mišljenje većine stručnjaka koji rade u ovoj oblasti fizičke nauke.

Amazing Universe

Dakle, kada je nauka prešla sa proučavanja običnih makroskopskih fenomena koji nas okružuju na proučavanje mikroprocesa, naišla je na svet neobičnih, čudnih pojava.

Stoga bi se moglo očekivati ​​da ćemo, kada se napravi skok u suprotnom smjeru – od fizike makrokosmosa ka fizici megakosmosa, koju karakteriziraju kolosalne udaljenosti, ogromni vremenski periodi i gigantske mase materije, susresti ništa manje čudne i neobične pojave.

I tako se dogodilo! Astrofizika 20. stoljeća, proučavajući Univerzum, donijela je niz neočekivanih otkrića koja se očigledno ne uklapaju u okvire tradicionalnih predstava o svemiru i proizvode na prvi pogled utisak nečega neobičnog, nevjerovatnog i neobjašnjivog sa stanovišta uobičajenog smisao.

Već smo govorili o otkriću širenja Univerzuma.

Proučavanje njegovih geometrijskih svojstava dovelo je do ništa manje iznenađujućih rezultata.

Nećemo se sada doticati potpunih dramatičnih događaja i oštrih preokreta u istoriji proučavanja ovog problema. Istinski naučna formulacija pitanja o geometriji prostora svemira, a posebno o njegovoj konačnosti ili beskonačnosti, postala je moguća tek početkom 20. veka, kada je A. Ajnštajn stvorio opštu teoriju relativnosti.

Jedan od glavnih zaključaka ove teorije je da geometrijska svojstva prostora zavise od distribucije materije. Svaka masa savija okolni prostor, a ta zakrivljenost je jača što je masa veća.

Ajnštajn je ovako nešto objasnio suštinu opšte teorije relativnosti. Kada bi sva materija iznenada nestala iz svijeta, onda bi sa stanovišta klasične fizike prostor i vrijeme bili sačuvani. Sa stanovišta opšte teorije relativnosti, nestankom materije nestali bi prostor i vreme.

Dakle, ne postoji apsolutni Njutnov prostor i apsolutno vreme nezavisno od materije: prostor i vreme su samo oblici njenog postojanja.

Pošto živimo u svijetu ispunjenom raznim kosmičkim objektima - zvijezdama, maglinama, galaksijama, živimo u zakrivljenom, ili, kako matematičari kažu, neeuklidskom prostoru.

U običnom životu to ne primjećujemo, jer u zemaljskim uvjetima imamo posla sa relativno malim masama i neznatnim udaljenostima. Iz tog razloga smo potpuno zadovoljni običnom euklidskom geometrijom. U zemaljskim uslovima to je dovoljna aproksimacija stvarnosti. Međutim, na kosmičkoj skali, zakrivljenost prostora postaje značajna i više se ne može uzeti u obzir. Ovo je posebno važno za razjašnjavanje geometrijskih svojstava Univerzuma. Konkretno, pokazalo se da u zakrivljenom svijetu neograničenost i beskonačnost prostora nisu ista stvar. Neograničen prostor je odsustvo granica. Ali ispada da neograničeni prostor može biti konačan, zatvoren u sebe i beskonačan.

Radi jasnoće, dajmo kao analogiju sfernu površinu, površinu lopte konačnog polumjera.

I zamislimo neko hipotetičko dvodimenzionalno stvorenje, recimo beskonačno ravnog mrava, koje živi na ovoj površini i ne sluti da postoji neka treća dimenzija.

Gde god da puzi ovaj mrav, nikada neće stići do ivice svog sfernog sveta. I u tom smislu, sferna površina je neograničena.

Ali pošto je njegov poluprečnik konačan, njegova površina je takođe konačna - ovo je konačan prostor.

Neograničena priroda materijalnog svijeta je van sumnje. Ako zauzmemo pozicije materijalizma i ateizma, moramo priznati da materijalni svijet ne može imati granice. Prisustvo granica značilo bi da iza njih stoji nešto nematerijalno. Drugim riječima, došli bismo do ideala, do religije.

Dakle, pitanje neograničene prirode materijalnog svijeta je temeljno ideološko pitanje,

Međutim, neograničeni svijet, kao što već znamo, može biti ili konačan ili beskonačan. A pitanje o tome šta je to zaista ne može se riješiti samo iz filozofskih razmatranja, može se riješiti samo proučavanjem stvarnosti.

Nije teško pretpostaviti da konačnost ili beskonačnost prostora svemira zavisi od njegove zakrivljenosti, a zakrivljenost je, zauzvrat, određena količinom materije, njegovom masom.

Hajde da mentalno sakupimo svu materiju Univerzuma i da je ravnomerno „rasprostremo“ po prostoru. I da vidimo kolika je masa u jednom kubnom metru, odnosno odredit ćemo prosječnu gustinu.

Teorija relativnosti daje jasan kriterijum: ako prosečna gustina nije veća od devet protona - jezgra atoma vodonika, prostor je otvoren i beskonačan; ako je deset ili više protona, zatvoreno i konačno.

Šta nam moderna astrofizika govori o prosječnoj gustini materije u Univerzumu? Postoje različiti načini da se to definira, a oni dovode do različitih rezultata. Ali u svim slučajevima gustina je ispod kritične. Dakle, sa stanovišta modernih astrofizičkih podataka, živimo u beskonačnom, otvorenom Univerzumu.

Međutim, pitanje je mnogo složenije. Prije svega, moramo imati na umu da možda ne znamo sve oblike postojanja materije, a otkriće novih oblika može promijeniti vrijednost prosječne gustine materije.

Ali čak i kada bi bilo moguće apsolutno precizno odrediti prosječnu gustoću, pitanje konačnosti ili beskonačnosti Univerzuma ne bi bilo konačno riješeno. Činjenica je da se, po svemu sudeći, ne može riješiti definitivno u smislu u kojem rješavamo mnoga druga pitanja nauke, odnosno da dobijemo jasan odgovor poput „da“ ili „ne“.

Teorija relativnosti je otkrila relativnu prirodu određenog broja fizičkih veličina koje su se ranije činile apsolutnim i nepromjenjivim. Pre nekoliko godina, moskovski astronom A. Zelmanov je uspeo da dokaže da je svojstvo prostora da bude konačan ili beskonačan takođe relativno. Prostor Univerzuma, konačan i zatvoren u jednom referentnom okviru, može istovremeno biti beskonačan i otvoren u drugom.

Dakle, suočeni smo sa neobičnom i istovremeno poučnom situacijom, koja pokazuje da je priroda mnogo složenija od naših formalno-logičkih predstava o njoj, da njena svojstva i pojave imaju dijalektički karakter.

Misteriozne galaktičke jezgre

Tokom proteklih decenija, astronomi su otkrili niz nestacionarnih objekata u Univerzumu, gde se dešavaju brzi fizički procesi i veoma značajne kvalitativne promene se dešavaju u relativno kratkim vremenskim periodima.

Ove studije su započele otkrićem 1962. godine takozvanih radio galaksija, odnosno galaksija čija je radio-emisija višestruko jača od termalne radio-emisije svojstvene bilo kojem kosmičkom objektu čija je temperatura iznad temperature apsolutne nule. Najupečatljiviji primjer je dvostruka radio galaksija u sazviježđu Labud (radio izvor Labud A). Iako se ova kosmička “radio stanica” nalazi na ogromnoj udaljenosti od oko 600 miliona svjetlosnih godina od nas, njena radio emisija primljena na Zemlji ima istu snagu kao radio emisija tihog Sunca. Ali udaljenost do Sunca je oko osam svjetlosnih minuta, odnosno 400 milijardi puta manje!

Da bi bilo koja radio stanica, uključujući i prirodne, radila, mora se napajati energijom. Koji su to izvori energije koji su u stanju da obezbede moćnu radio emisiju iz radio galaksija milionima godina?

Posljednjih godina nakupilo se sve više dokaza koji ukazuju na to da ova energija nastaje kao rezultat nasilnih fizičkih procesa koji se odvijaju u jezgrima galaksija - koncentracija materije smještene u središnjim dijelovima mnogih zvjezdanih otoka Univerzuma.

Na primjer, jezgro naše vlastite Galaksije pokazuje nesumnjive znakove aktivnosti. Kao što su pokazala radijska zapažanja, kontinuirano emituje vodonik u količinama koje dostižu jednu i po sunčevu masu godišnje.

Ako uzmemo u obzir da je starost naše Galaksije oko 15-17 milijardi godina, ispada da je iz njenog jezgra izbačeno oko 25 milijardi solarnih masa, što je već oko jedne osmine mase cijele Galaksije.

Istovremeno, fenomeni koje trenutno posmatramo u jezgru našeg zvezdanog sistema najverovatnije su samo slabašni odjeci prošlih, mnogo nasilnijih procesa koji su se odvijali u to doba kada je naša Galaksija bila mlađa i energetski bogatija. U svakom slučaju, poznate su galaksije čija su jezgra mnogo aktivnija, a u nekim zvjezdanim sistemima ova aktivnost postaje čak i eksplozivna. Na primjer, u jezgru galaksije M-82, očito se prije nekoliko miliona godina dogodila ogromna eksplozija, zbog čega je izbačena kolosalna količina plina. A sada ove gasne mase jure ogromnom brzinom od centra Galaksije do njenih predgrađa.

Astrofizičari su izračunali da je kinetička energija eksplozije u M-82 oko 3"1052 J. Da bi ovaj broj bio opipljiviji, dovoljno je reći da bi za dobijanje takve energije bilo potrebno eksplodirati termonuklearni naboj mase jednake na masu od 15 hiljada sunaca...

Ove i druge slične činjenice ukazuju da su galaktička jezgra očigledno ne samo moćni izvori energije, već imaju i veoma značajan uticaj na razvoj zvezdanih sistema.

Ispostavilo se da su još grandiozniji izvori energije poznati kvazari, otkriveni 1963. godine i smješteni na vrlo velikim udaljenostima od naše Galaksije, blizu granica vidljivog Univerzuma.

Po veličini, kvazari se ne mogu porediti sa galaksijama. Podaci astronomskog posmatranja pokazuju da se prečnici njihovih jezgara kreću od nekoliko svetlosnih nedelja do nekoliko svetlosnih meseci, dok je prečnik naše galaksije 100 hiljada svetlosnih godina. Međutim, ukupna energija zračenja kvazara je oko stotinu puta veća od energije zračenja najgigantskih nam poznatih galaksija.

Štaviše, sada gotovo da nema sumnje da je Univerzum oko nas također nastao kao rezultat džinovske eksplozije i naknadnog širenja kompaktne gomile super guste vruće plazme.

Sva ova otkrića su pokazala da se u Univerzumu odvijaju najsloženiji fizički procesi povezani s nepovratnim promjenama u svemirskim objektima, isključujući mogućnost povratka u prethodna stanja. A takve promjene nastaju ne samo sporo i postupno, već iu relativno kratkim vremenskim periodima, grčevito.

Tako su istraživanja poslednjih decenija dovela naučnike do zaključka da, suprotno ranije postojećim idejama, mnoge faze procesa razvoja svemirskih objekata karakteriše oštra nestacionarnost, koja se izražava u eksplozivnim pojavama, dezintegraciji, disperziji itd. procesi su povezani sa formiranjem novih svemirskih objekata, njihovim transformacijama, kao i prelazima materije iz jednog fizičkog stanja u drugo,

"...Razvoj je grčeviti, katastrofalan, revolucionaran", pisao je V. I. Lenjin, "prekidi postupnosti"; transformacija kvantiteta u kvalitet;... međuzavisnost i najbliža, neraskidiva povezanost svih aspekata svake pojave;... povezanost koja daje jedinstven, prirodan svjetski proces kretanja - to su neke od odlika dijalektike... .” [Lenjin V. I, Karl Marx, - Paul, coll. soch., vol. 26, str. 55. 135].

Otkriće nestacionarnih procesa u svemiru uvjerljivo potvrđuje da je dijalektička priroda svojstvena ne samo procesu naučnog saznanja, već i samoj prirodi.

Ako sa ove tačke gledišta posmatramo nestacionarne pojave u svemiru, postaje jasno da one predstavljaju „prekretnice“ u razvoju svemirskih objekata, gde se dešavaju prelazi materije iz jednog kvalitativnog stanja u drugo i nastaju nova nebeska tela. .

Postalo je jasno: ideje klasične nauke o stacionarnoj prirodi većine kosmičkih procesa u stvari su se ispostavile samo kao jedna od prvih aproksimacija pravoj slici sveta, aproksimacija čije su mogućnosti bile ograničene i stepenom razvoja metode istraživanja i po opštem stanju prirodnih nauka,

S druge strane, treba napomenuti da još uvijek nije bilo moguće pronaći zadovoljavajuće objašnjenje prirode nestacionarnih pojava u Univerzumu u okviru modernih fundamentalnih fizičkih teorija. Sa stanovišta ovih teorija, takvi se fenomeni čine vrlo neobičnim, krajnje „neobičnim“.

Hoće li ih biti moguće objasniti u smislu postojećih fundamentalnih fizičkih teorija ili će to zahtijevati potpuno nove ideje?

Jednu od ovih ideja iznio je poznati sovjetski astrofizičar akademik V. A. Ambartsumyan. Prema Ambartsumyanovoj hipotezi, super-guste nakupine "predzvezdane" materije prisutne su u jezgri galaksija.

Vrlo je moguće da su ove nakupine direktno povezane sa tom "izvornom", supergustom materijom, kao rezultat raspadanja koje je nastala Metagalaksija. Moguće je da tokom procesa eksplozije i ekspanzije “originalna” supstanca nije reagovala odjednom.

Neki od ugrušaka, iz ovog ili onog razloga, mogu ostati u stabilnom stanju dugo vremena; njihovo naknadno raspadanje, možda, dovodi do onih energetskih „provala“ koji se dešavaju u Univerzumu.

Ali šta bi mogla biti supergusta predzvjezdana materija? Koja je njegova fizička priroda? Nažalost, trenutno imamo na raspolaganju premalo podataka da bismo dali razuman odgovor na ovo pitanje.

Stiče se utisak da su svojstva predzvjezdane materije, ako ona zaista postoji, toliko neobična da je malo vjerovatno da će se opisati pomoću poznatih fizičkih teorija. Vrlo je moguće da ovdje djeluju neki fizički zakoni koji su još uvijek nepoznati modernoj nauci.

Međutim, ne slažu se svi moderni fizičari i astrofizičari s ovim zaključkom.

Sasvim je moguće da će se objašnjenje gigantskih kosmičkih energija dobiti na potpuno drugačijim putevima.

Fuzija ili...?

Problem kosmičkih energija povezan je ne samo sa aktivnim pojavama u galaktičkim jezgrima i kvazarima, već i sa negativnim rezultatima neutrina posmatranja Sunca.

Američki fizičar R. Denis stvorio je vrlo osjetljivu instalaciju za snimanje solarnih neutrina. Promatranja su vršena tokom dugog vremenskog perioda i donijela su vrlo neočekivane rezultate. Pokazalo se da je tok solarnog neutrina najmanje šest puta manji od onoga što slijedi iz postojeće teorije, zasnovane na pretpostavci o termonuklearnoj prirodi sunčevih i zvjezdanih izvora energije.

Na potrebu ozbiljnog testiranja ove teorije ukazuju i neki drugi rezultati novijih solarnih studija.

Prije nekoliko godina u Krimskoj astrofizičkoj opservatoriji Akademije nauka SSSR-a stvoren je visoko osjetljiv uređaj za mjerenje izuzetno slabih magnetnih polja na Suncu - solarni magnetograf. Zapažanja napravljena pomoću ovog uređaja otkrila su vrlo zanimljivu činjenicu. Pokazalo se da sunčeva površina pulsira ritmično u periodu od oko 2 sata. 40 minuta, dižući se sa svakom pulsacijom na visinu od oko 20 km.

Prema akademiku V. A. Ambarcumjanu, otkriće krimskih astronoma je od najveće važnosti.

Ona ne samo da ukazuje na kvalitativno novi proces na Suncu, već bi takođe trebalo da pruži važne informacije o unutrašnjoj strukturi naše dnevne zvezde. Kao što pokazuju teorijski proračuni, vrijednost perioda pulsiranja Sunca direktno je povezana s njegovom unutrašnjom strukturom. Period od 2 sata. 40 min., odgovara ravnomernijoj raspodeli gustine i temperature, kao i nižim vrednostima ovih fizičkih veličina za centralni deo dnevne svetlosti nego što to sledi iz savremene teorije strukture Sunca. Konkretno, temperatura u centru Sunca u ovom slučaju ne bi trebala biti 15 miliona stepeni, već samo 6,5 miliona.

Ali pod takvim fizičkim uslovima, termonuklearna reakcija ne može da obezbedi posmatrani izlaz sunčeve energije.

Postoji još jedno nezavisno razmatranje koje dovodi u sumnju validnost termonuklearne hipoteze. Činjenica je da su u atmosferi Sunca (kao i u atmosferama drugih sličnih zvijezda) litijum i berilijum prisutni u značajnim količinama. Ali u slučaju termonuklearnih reakcija, ovi elementi su odavno trebali „izgorjeti“.

Nedavno je zaključak o pulsiranju Sunca, do kojeg su došli krimski astrofizičari pod vodstvom akademika A. N. Severnyja, potvrđen u radovima engleskih astronoma koji su vršili promatranja na poznatoj francuskoj opservatoriji Cic du Mudy.

Učinjeni su prvi pokušaji da se objasni ovaj fenomen. Tako su naučnici sa Univerziteta Kembridž (Engleska) sugerisali da centralni deo Sunca sadrži duplo više teških elemenata nego što se ranije mislilo. Međutim, takva hipoteza neizbježno vodi do radikalne revizije modernih fizičkih ideja o strukturi Sunca i zvijezda.

Dalje testiranje termonuklearne hipoteze povezano je prvenstveno sa primjenom novih neutrina zapažanja dnevnog svjetla. Ne može se isključiti mogućnost da neutrini sa Sunca i dalje lete, ali njihova energija je ispod granične vrijednosti za koju je dizajnirana Davisova instalacija.

S tim u vezi, sovjetski fizičari rade na stvaranju osjetljivijih detektora za detekciju neutrina - na heliju i litiju. Očekuje se da će uz pomoć ovakvih detektora, koji će biti instalirani u podzemnoj laboratoriji, u bliskoj budućnosti biti moguće izvršiti novi, precizniji test intenziteta sunčevog neutrina i na taj način utvrditi da li je termonuklearna hipoteza zaista treba radikalnu reviziju.

Zanimljivu ocjenu daje akademik V.A. Ambartsumyan novim rezultatima solarnih istraživanja.

Pitanje. Mogu li se rezultati koje je dobio akademik Severny, kao i negativan rezultat neutrina posmatranja Sunca, smatrati neočekivanim, jer su u suprotnosti s općeprihvaćenom hipotezom o termonuklearnom izvoru intrasolarne i intrazvjezdane energije?

Ambartsumyan. Neophodno je shvatiti da su postojeći teorijski modeli toliko probni da ne izdržavaju tačna kvantitativna poređenja kada su u pitanju nove pojave.

Pitanje. Dakle, kada govorimo o pojavama koje još nisu dovoljno proučene, zapažanja su važnija od teorijskih razvoja?

Ambartsumyan. Astronomija je prvenstveno opservacijska nauka. Jedno posmatračko otkriće ove vrste, koje je napravljeno na Krimu, vredi više od hiljadu neuspešnih teorijskih radova koji nemaju tačnu kvantitativnu osnovu. S obzirom da sam i sam teoretičar, usuđujem se da iskreno iznesem ovo mišljenje.

Gravitacijski kolaps i "crne rupe"

Vratimo se pitanju geometrijskih svojstava Univerzuma. Kao što već znamo, oni su usko povezani sa prirodom distribucije materije.

Zamislimo da je Univerzum homogen i izotropan. Šta to znači? Podijelimo mentalno Univerzum na mnoge regije, od kojih svaka sadrži prilično veliki broj galaksija. Tada homogenost i izotropija znače da su svojstva i ponašanje Univerzuma u svakoj epohi ista, za sva takva područja u svim smjerovima. Najvažnije svojstvo homogenog i izotropnog univerzuma je njegova stalna zakrivljenost u svim tačkama u prostoru.

Međutim, u stvarnom svemiru, posebno ako uzmemo u obzir njegove relativno male površine, materija je raspoređena neravnomjerno. Njegova koncentracija je različita za različite regije, pa je stoga i odgovarajuća zakrivljenost različita. Može biti manji od prosjeka za cijeli prostor, a može ga i znatno premašiti.

Svojevremeno je poznati američki fizičar R. Oppenheimer (1904–1967) razmatrao zanimljivu mogućnost zasnovanu na Ajnštajnovoj opštoj teoriji relativnosti.

Ako vrlo velika masa materije završi u relativno malom volumenu, tada se događa katastrofa bez presedana - gravitacijski kolaps - katastrofalna kontrakcija materije do tačke u kojoj gustoća u principu može dostići beskonačnu vrijednost.

Tokom procesa kompresije, veličina gravitacionog polja na površini objekta koji se urušava povećava se i dolazi trenutak kada ni jedna čestica, niti jedan zrak svjetlosti ne može savladati ogromnu privlačnost i pobjeći iz unutrašnjosti takve formacije u vani. Da biste to učinili, bilo bi potrebno razviti brzinu veću od brzine svjetlosti, a to je potpuno nemoguće, jer je brzina svjetlosti maksimalna brzina širenja bilo kojeg realnog fizičkog procesa u prirodi.

Tako se čini da se prostor urušenog objekta urušava, a za spoljašnjeg posmatrača on zapravo prestaje da postoji. Formira se takozvana "crna rupa"...

Međutim, ovo je bila samo čisto teorijska studija, izvedena, da tako kažem, za buduću upotrebu, prema principu koji često koriste teorijski fizičari: ako „ovo“, onda „ono“. Drugim riječima, razmatra se neka u osnovi moguća zamišljena situacija i otkriva se do kakvih posljedica može dovesti.

Ali upravo je to snaga naučne teorije: vrlo često se u procesu daljeg razvoja prirodne nauke zamišljena situacija pokaže sasvim realnom, a tada, unapred, obavljena teorijska istraživanja odmah zadobiju praktični interes.

To se dogodilo sa predviđanjem o postojanju “crnih rupa”. Posljednjih godina u dubinama svemira otkriven je niz fenomena koji ukazuju na mogućnost koncentriranja ogromnih masa materije u relativno malim prostorima.

S tim u vezi, astrofizičari su se prisjetili teorije gravitacionog kolapsa. Dalji razvoj ove teorije doveo je naučnike do zaključka da "crne rupe" mogu nastati u završnim fazama života masivnih zvijezda čija je masa 3-5 puta veća od mase Sunca. Nakon što se iscrpe izvori energije u utrobi takve zvijezde, ona počinje da se skuplja pod vlastitom gravitacijom i pretvara se u "crnu rupu". Moguće je da se “crne rupe” mogu pojaviti u svemiru pod drugim okolnostima. Naravno, da bismo se uvjerili u stvarno postojanje ovakvih objekata, sami teorijski proračuni nisu dovoljni. Neophodno je otkriti barem jednu pravu “crnu rupu” u Univerzumu.

Međutim, ovaj zadatak je veoma težak. Nemoguće je registrirati jednu „crnu rupu“: ona se ne manifestira ni u čemu. Stoga se pojavila ideja o potrazi za "crnim rupama" u sistemima dvostrukih zvijezda. Otprilike polovina svih zvijezda u našoj galaksiji su bliski binarni sistemi, gdje dvije zvijezde kruže oko zajedničkog centra mase, često na vrlo malim udaljenostima jedna od druge.

Postoje binarni sistemi u kojima je jedna zvijezda svijetla, a druga tamna. Ako je masa tamne zvijezde 3-5 puta veća od solarne, onda možemo pretpostaviti da se radi o ugašenoj zvijezdi, koja je, nakon što je iscrpila svoju unutrašnju energiju, kolabirala u fazu "crne rupe". Prema proračunima sovjetskog naučnika R. Sunyaeva, trebalo bi posmatrati zanimljiv fizički proces. Ako je centralna komponenta u binarnom sistemu dovoljno masivna zvijezda, onda bi, kao i sve slične zvijezde, trebala izbaciti veliku količinu plina, koji će biti usisan u "crnu rupu". Ali čestice plina tamo ne dolaze direktno, već se, budući da se cijeli sistem rotira, kreću oko "crne rupe" po spiralnim putanjama i tek se postepeno približavaju kritičnoj udaljenosti. Oko "crne rupe" se formira gasni disk. Zbog trenja plin se zagrijava do vrlo visokih temperatura, pri čemu se pojavljuje intenzivno rendgensko zračenje.

Godine 1974. otkriven je objekat koji je, izgleda, ispunjavao sve navedene zahtjeve. Nalazi se u sazviježđu Labud i zove se Labud X-1.

Ovo je dupla zvijezda. Njegova svjetlosna komponenta ima masu jednaku dvadeset osam solarnih masa, a tamna komponenta deset. Iz ovog područja dolazi intenzivno rendgensko zračenje. Postoje prilično dobri razlozi za pretpostavku da je navedeni objekt “crna rupa”.

Međutim, još uvijek nema apsolutne sigurnosti u vezi s tim. U astrofizici uvijek moramo uzeti u obzir činjenicu da vanjske fizičke manifestacije nekog objekta koje otkrijemo teoretski mogu odgovarati onome što se očekivalo, ali biti generirano drugim uzrokom. A da bismo se konačno uvjerili da je Cygnus X-1 zaista "crna rupa", potrebna su dodatna i raznovrsna zapažanja.

Međutim, postoje mnogi drugi objekti u Univerzumu za koje postoje “sumnje” da pripadaju kategoriji “crnih rupa”. Međutim, koliko su ove sumnje opravdane, pokazaće budućnost.

Ali ako "crne rupe" zaista postoje, onda su svojstva ovih objekata vrlo neobična. Oni su nesumnjivo dostojni predstavnici “sve čudnijeg svijeta”.

Prije svega, nije lako zamisliti kako se gigantska masa može spojiti u geometrijsku tačku. Ali ovo nije dovoljno...

Zamislimo situaciju koju često opisuju autori naučnofantastičnih djela. Putnik na svemirskom brodu nemarno se približio "crnoj rupi" i bio usisan u kobni ponor. Padajući zajedno sa materijom, naš putnik će u jednom trenutku preći tu kritičnu granicu, zbog koje povratka nema i pojuriti u centar „crne rupe“. Šta će biti s njim sljedeće? Pokušajmo ući u trag njegovoj sudbini.

Približavajući se centru "crne rupe" zajedno sa materijom koja se urušava, naš imaginarni posmatrač će otkriti da gustina i zakrivljenost teže beskonačnosti. Ne možemo ni zamisliti šta to znači, budući da su naše moderne fizičke teorije očigledno neprimjenjive na takva stanja.

Međutim, postoji jedna zanimljiva hipoteza, prema kojoj će se kompresija urušavanja u nekom trenutku usporiti, a materija stisnuta do granice ponovo će se početi širiti.

Naravno, pravi posmatrač, koji bi upao u „crnu rupu“, bio bi momentalno uvrnut i rastrgan u atome.

Ali pretpostavimo da će zamišljeni promatrač preživjeti monstruozno zbijanje i druge "nevolje" i čekati da počne obrnuto širenje. Nastavljajući da se kreće sa raspršujućom materijom, ona će ponovo, sada u suprotnom smeru, preći kritičnu sferu i ponovo se naći u „slobodnom“ prostoru.

Ali tada će ga dočekati upečatljivo iznenađenje: to neće biti prostor iz kojeg je upao u „crnu rupu“, već prostor koji se nalazi u odnosu na prostor našeg Univerzuma u apsolutnoj budućnosti. Prevedeno na razumljiviji jezik, to znači da koliko god da živimo u svom prostoru, nikada nećemo ući u „taj“ prostor – samo kroz „crnu rupu“, jer se susedni prostor u koji ona vodi pojavljuje, očigledno, zajedno sa njenim obrazovanjem. A povratka uopšte nema.

Ako je sve to zaista tako, onda “crne rupe” nisu ništa drugo do ulazne rupe kroz tunele koji povezuju naš Univerzum sa susjednim prostorima, neka vrsta odvoda kroz koje se materija iz našeg prostora destilira u susjedne.

Primamljivo je uporediti s ovim fenomenom nasilna izbacivanja materije i energije koja opažamo u takvim kosmičkim objektima kao što su kvazari i galaktička jezgra. Da li su kvazari i galaktička jezgra povezani sa izlaznim rupama “crnih rupa” koje se nalaze u susednim svemirima?!

Podsjećam na izjavu poznatog engleskog astrofizičara Jamesa Jeansa, koji je još 1928. godine sugerirao da su centri galaksija “posebne tačke” gdje materija ulazi u naš svijet iz nekog drugog, potpuno stranog prostora.

Moguće je i da kroz „tunele“ koji povezuju različite svjetove ne prodire samo materija, već i neki nama još nepoznati utjecaji koji mogu utjecati na mnoge pojave koje se dešavaju u našem Univerzumu.

Međutim, ova primamljiva ideja nailazi na prilično jednostavan prigovor. U stvari, ako se susjedni prostor povezan s “crnom rupom” formira tek u trenutku njenog nastanka, onda u cijelom Univerzumu može postojati samo jedna jedina rupa koja nas povezuje s tom upravo “crnom rupom” koja je rodila naše prostor . U međuvremenu, posmatramo kvazare i aktivna galaktička jezgra u prilično velikom broju...

Ali možda je sve mnogo komplikovanije nego što mislimo? - Donedavno smo bili ubeđeni da je naš prostor jednostavno povezan. To znači da u Univerzumu nema komada otkinutih jedan od drugog, razdvojenih nepremostivim „ponorima“. Prisustvo “crnih rupa” dovodi u pitanje jednostavno povezanu prirodu svjetskog prostora. Ili je možda njegova geometrija još složenija i postoje brojni bizarni spletovi susjednih prostora, međusobno povezanih vratovima, koji potiču iz “crnih rupa”?

Pogled u budućnost

Glavne poteškoće na horizontu moderne astrofizike povezane su s nestacionarnim pojavama otkrivenim u svemiru.

Istraživanja poslednjih decenija su pokazala da, suprotno dosadašnjim idejama, mnoge faze procesa razvoja svemirskih objekata karakteriše, kao što već znamo, oštra nestacionarnost.

V.I. Lenjin je više puta naglašavao da se sve pojave u svijetu pojavljuju kao jedinstvo (identitet) suprotnosti. To znači "prepoznavanje (otkrivanje) kontradiktornih, međusobno isključivih, suprotnih tendencija u svim pojavama i procesima prirode..." [Lenjin V, I, Paul. zbirka cit., vol. 29, str. 317].

Svaka od kontradiktornih strana jedne celine sposobna je da se pretvori u svoju suprotnost; suprotnosti se pretvaraju jedna u drugu; interakcija, borba suprotnosti je izvor razvoja.

Ovo je ključ za razumijevanje prirode nestacionarnih objekata. Takvi objekti su prirodne faze u evoluciji kosmičkih objekata, prekretnice u razvoju kosmičkih tijela i njihovih sistema, povezane s prijelazima iz jednog fizičkog stanja u drugo.

Iako još uvijek nije bilo moguće na zadovoljavajući način objasniti prirodu nestacionarnih pojava u okviru postojećih koncepata, ne može se poreći da su zakoni i teorije moderne fizike primjenjivi na ogroman raspon uvjeta i pojava. Ali, istovremeno, nemoguće je apsolutizovati savremeni sistem znanja o svetu, koji predstavlja samo određeni stepen u poznavanju Univerzuma. Ovaj sistem znanja samo približno i nepotpuno odražava beskonačnu raznolikost svjetskih pojava i procesa, i ne samo da može, već i mora biti podložan pojašnjenju, uopštavanju i dopunama.

Prikladno je citirati riječi koje je ovom prilikom izgovorio poznati sovjetski naučnik, akademik Akademije nauka Estonske SSR G. N. Naan: „Na bilo kojem nivou razvoja civilizacije, naše znanje će predstavljati samo ograničeno ostrvo u beskraju. okean nepoznatog, nepoznatog, nepoznatog. Uvijek će biti neriješenih problema i neotkrivenih zakona, a svaki riješen problem će dovesti do jednog ili više novih. Put znanja je put bez kraja!”

Možemo li zaista očekivati ​​neka superfundamentalna otkrića od moderne astrofizike?

U principu, to je moguće. Ali otkriće novih zakona prirode može se dogoditi samo kroz proučavanje neobičnih fizičkih stanja i stanja materije. Možda je jedno od ovih stanja stanje ultra-visoke gustine na početku širenja Univerzuma, u „crnim rupama“, a možda i unutar takozvanih neutronskih zvezda, koje imaju monstruoznu gustinu – milione i milijarde tona. po kubnom centimetru. U svakom slučaju, mi još ne poznajemo zakone koji funkcionišu u takvim uslovima. Dakle, postoji pretpostavka da postoji određena "elementarna dužina" koja se manifestuje samo u supergustim stanjima. I moguće je da će astrofizička istraživanja pomoći u otkrivanju.

Brojni veliki moderni naučnici, kao što su F. Hoyle i L. Burbidge, akademik V. A. Ambartsumyan, smatraju da je postojeća fizika očigledno nedovoljna da objasni fenomene koji se dešavaju u jezgrima galaksija i kvazara.

„Pokušaji da se oni opišu u okviru sada poznatih fundamentalnih fizičkih teorija“, piše V. A. Ambartsumyan, „nailaze se na ogromne, možda nepremostive poteškoće. Vjerujem da je astronomija ono što bismo trebali očekivati ​​u bliskoj budućnosti da otkrije nove činjenice koje će zahtijevati formulaciju novih fizičkih teorija, opštijih od onih koje su sada poznate.”

Međutim, kako je primijetio poznati sovjetski teorijski fizičar akademik V.L. Ginzburg, uvjerljiv odgovor na pitanja o kojoj je riječ ne može se dobiti samo rasuđivanjem i raspravama - to će dati samo sam život, odnosno kasniji razvoj nauke.

Trenutno, protok informacija o fizičkim pojavama u svemiru svakim danom raste, posebno zahvaljujući razvoju rendgenskog i gama-zraka opsega elektromagnetnih valova od strane astrofizičara.

Otkriveno je više vrlo interesantnih izvora rendgenskog zračenja, a zabilježeni su i misteriozni moćni prasci gama zračenja. Dalje proučavanje ovih i drugih fizičkih pojava u svemiru pomoći će da produbimo i proširimo naše znanje o Univerzumu.

Mikrosvijet i megakosmos

Činjenica da moderna fizika očito nije potpuna, da se postojeća fizička teorija suočava sa dubokim i ozbiljnim poteškoćama i ne daje odgovor na niz fundamentalnih pitanja, prepoznaju i sami fizičari. To znači da se pitanje svodi na to odakle će doći nove činjenice neophodne za sljedeći fundamentalni korak naprijed u razumijevanju zakona fizičkih procesa. Hoće li se ove činjenice dobiti kao rezultat proučavanja Univerzuma ili dobijene u polju istraživanja mikroprocesa?

Na prvi pogled može izgledati da bi, uprkos prilično bliskoj saradnji, astronomiju i fiziku trebali zanimati direktno suprotni problemi.

Za astronome to znači rasvjetljavanje ponašanja objekata i procesa velikih razmjera, otkrivanje zakona megakosmosa, koji karakteriziraju kolosalne udaljenosti - do 1028 cm i ogromni vremenski intervali do 1017 s. Naprotiv, fizičari proučavaju elementarne čestice i fenomene, zakone mikrosvijeta, prodiru u ultra-male subatomske prostorno-vremenske regije, do 10~15 cm i do 10-27 s.

Međutim, bilo bi pogrešno misliti da se zadaci u pitanju međusobno isključuju, da između njih nema ništa zajedničko. Mikrokosmos i megakosmos su dvije strane istog procesa koji nazivamo Univerzumom.

Bez obzira koliko je gigantska veličina određenog kosmičkog sistema, on se na kraju sastoji od elementarnih čestica. S druge strane, mnogi mikroprocesi su odraz kosmičkih fenomena koji pokrivaju kolosalna područja svemira.

Potreba za zajedničkim proučavanjem mikrokosmosa i megakosmosa, proučavanje dubokih veza između mikrofenomena i megaprocesa diktirana je i činjenicom da su u svijetu u kojem živimo, u makrokosmosu, svojstva “velikog” i “malog”. ” seku se kao zraci reflektora,

Uostalom, mi sami i svi objekti oko nas sastoje se od elementarnih čestica, a istovremeno smo dio megakosmosa.

Kao što smo već napomenuli, moderna fizika mikrosvijeta prodrla je u područja pojava koje karakteriziraju skale reda 10~15 cm, a astrofizika proučava objekte koji se odlikuju udaljenostima do 1028 cm ! Tolika je skala prostornog materijala u okviru koje savremena nauka ima priliku da dobije informacije o prirodnim procesima.

Istovremeno se otkriva značajna činjenica - fizički zakoni koji djeluju u različitim dijelovima ove skale, čak i na njenim suprotnim krajevima, nikada ne dolaze u sukob jedan s drugim.

Ova okolnost, s jedne strane, služi kao vrlo uvjerljiv dokaz u prilog valjanosti jedne od najvažnijih odredbi materijalističke dijalektike o univerzalnoj povezanosti i međuzavisnosti prirodnih pojava, a s druge strane sugerira da naše naučne teorije ispravno odražavaju svojstva stvarnog svijeta.

Štaviše, može se pretpostaviti da u dubinama nekih kosmičkih objekata, kao što su, na primjer, kvazari ili galaktička jezgra, postoje fizički uvjeti pod kojima se čini da se područja mikro- i megaprocesa spajaju. Ovdje se postižu tako visoke gustoće materije da gravitacijske sile postaju usporedive s elektromagnetnim i nuklearnim silama koje djeluju u mikrokosmosu. Prema poznatom sovjetskom teoretskom fizičaru A. Smorodinovu, priroda se ovdje pojavljuje pred nama u svojoj najsloženijoj verziji. To znači da se, očigledno, upravo tu kriju ključevi za razjašnjavanje astrofizičke istorije Univerzuma.

Osnova - vakuum

Budući da se, s jedne strane, svi materijalni kosmički objekti, bilo da su to zvijezde ili galaksije, planete ili magline, sastoje od elementarnih čestica, as druge strane, Univerzum nije stacionaran i njegova prošlost nije identična njegovoj sadašnjosti, prirodno se postavlja pitanje da li elementarne čestice uvek postoje u istom obliku; u kojoj postoje u naše doba,

Prema jednoj od hipoteza o kojima se raspravlja u modernoj prirodnoj nauci, stanje Univerzuma koje je prethodilo formiranju početnog ugruška vruće plazme, uslijed čijeg širenja je nastala Metagalaksija, bilo je vakuum.

Nekada se vjerovalo da je vakuum jednostavno ništa, praznina, prostor potpuno lišen materije, neka vrsta arene u kojoj se odvijaju svi materijalni procesi koji se dešavaju u prirodi.

Ali ovim, na prvi pogled, tako prirodnim, samorazumljivim idejama bilo je suđeno da tokom vremena pretrpe vrlo ozbiljne promjene. Prvo se pokazalo da potpuna praznina ne postoji u prirodi. Ne postoji čak ni tamo gdje je potpuno odsustvo bilo koje supstance. Već u 19. veku, M. Faraday (1791–1867) je tvrdio da je „materija prisutna svuda i da nema međuprostora koji nije zauzet njome“.

Bilo koja oblast prostora je uvijek ispunjena, ako ne materijom, onda nekim drugim vrstama materije - raznim zračenjima i poljima (na primjer, magnetska polja, gravitacijska polja itd.).

Ali čak i sa ovim amandmanom, prostor je i dalje ostao gigantski kontejner koji sadrži bezbroj materijalnih objekata. Međutim, kasnije su postale jasne začuđujuće stvari. Zamislite na trenutak da smo nekako uspjeli potpuno devastirati neko područje svemira, izbaciti iz njega sve čestice, radijaciju i polja. Dakle, i u ovom slučaju bi ostalo „nešto“, određena zaliha energije koja se ni na koji način ne može oduzeti iz vakuuma.

Vjeruje se da u vakuumu, u bilo kojoj tački svemira, postoje „nerođene“ čestice i polja apsolutno svih mogućih tipova. Ali njihova energija nije dovoljno visoka da bi se pojavile kao prave čestice.

Prisustvo beskonačnog broja takvih skrivenih čestica naziva se vakuumskim oscilacijama nulte tačke. Konkretno, u vakuumu se fotoni svih mogućih energija i frekvencija kreću u svim smjerovima (elektromagnetski vakuum).

Dakle, svakog od nas neprestano prožima struja koja se sastoji od bezbroj raznih čestica. Ali pošto ove čestice lete „i“ u svim pravcima, njihovi tokovi se međusobno uravnotežuju, a mi ne osećamo ništa, kao što ne osećamo kolosalan pritisak stuba atmosferskog vazduha, jer je balansiran vazdušnim pritiskom. iz unutrašnjosti ljudskog tela.

Unatoč svoj očiglednoj nevjerovatnosti, ideja vakuumskih oscilacija nulte točke nikako nije spektakularna fizička i matematička konstrukcija.

U slučajevima kada je ujednačenost toka skrivenih čestica iz nekog razloga poremećena i više se takvih čestica kreće u jednom nego u suprotnom smjeru, počinju se manifestirati oscilacije vakuuma nulte točke. Kada se atom pojavi, moraju se pojaviti specifični efekti, a neki od njih su eksperimentalno zabilježeni...

Dakle, vakuum je sposoban da pod određenim uslovima rađa čestice, a moguće je da je upravo vakuum rodio one čestice od kojih je naknadno nastala Metagalaksija.

Prema nekim teorijskim pretpostavkama, prostor koji nas okružuje na izuzetno malim udaljenostima ima neobično složenu fino zrnatu strukturu sa fantastičnom gustoćom energije.

Svaki kubni mikrometar ovog medija sadrži količinu energije koja je sasvim dovoljna za formiranje mnogo triliona galaksija.

Dakle, sam prostor oko prolaza predstavlja izvor energije gotovo bez dna. Ali ova energija je "zapečaćena" moćnim gravitacionim silama. Međutim, za samu prirodu ova gravitaciona barijera, po svemu sudeći, nije nepremostiva prepreka. Kao što je već pomenuto, vakuum je sposoban da generiše materijalne čestice. I sasvim je moguće da su ti snažni energetski probni koje opažamo u Univerzumu rezultat takvih interakcija materije, zračenja i vakuuma, u kojima se energija crpi iz vakuuma.

Ali ako je tako, onda nije nemoguće da će nauka savladati tajnu izvlačenja energije iz vakuuma i time zauvek osloboditi čovečanstvo brige o energetskim resursima.

Veliki i mali

Proučavanje “crnih rupa” dovodi nas do još jednog pomalo neočekivanog i egzotičnog zaključka o mogućoj povezanosti mikro- i mega-fenomena.

Kao i svaki objekat koji ima neku masu, "crna rupa" ima određeno gravitaciono polje. Ali pošto nijedan fizički signal ne može „pobeći“ iz „crne rupe“, ovo polje je statične prirode.

Ako "crna rupa" ima i električni naboj, onda bi i njeno elektromagnetno polje trebalo biti statičko. Štaviše, teorija pokazuje da su oba ova polja praktički nezavisna od načina na koji su naboj i masa raspoređeni unutar "crne rupe". Ako je u trenutku formiranja "crne rupe" ova raspodjela bila heterogena, onda se sve nehomogenosti u budućnosti vrlo brzo izglađuju.

Dakle, vanjskom posmatraču, “crna rupa” u suštini izgleda kao točkasti objekt određene mase i naboja. Ako se i "crna rupa" okreće, onda joj se može pripisati još jedna karakteristika - takozvani spin.

Ovo stvara očiglednu analogiju s elementarnom česticom, kojoj masa, naboj i spin također služe kao glavne fizičke karakteristike.

Naravno, na ovom nivou našeg znanja teško je reći da je to samo čisto vanjska sličnost ili odraz nekih duboko ukorijenjenih ovisnosti između nama nepoznatog mikro- i megakosmosa, ali ova činjenica nesumnjivo zaslužuje pažnju. Štaviše, prije nekoliko godina poznati sovjetski teorijski fizičar akademik M. Markov napravio je zanimljiv pokušaj. U nizu radova pokazao je da se čak i u okviru savremenih fizičkih teorija, čitav Univerzum, pod određenim uslovima, može spoljašnjem posmatraču pojaviti kao elementarna čestica, recimo, proton ili neutron.

Ali u ovom slučaju, da li su sve čestice koje posmatramo džinovski svemiri? Univerzumi koji se u našem svijetu manifestiraju kao elementarne čestice? Drugim rečima, u megasvetu, kao iu mikrosvetu, u principu, manje se može sastojati od više...

Kako doći do stvari?

Ako u svemiru zaista ima puno "crnih rupa", onda to znači da u svjetskom prostoru postoji značajan broj tačaka u kojima gustoća postaje beskonačna. Takve tačke se nazivaju singularne.

Interes za singularitet se objašnjava i činjenicom da je, prema teoriji svemira koji se širi, i on „izišao“ iz singularnosti, grubo rečeno, iz tačke. I kakve god bile različite verzije kosmoloških modela, iz njih nije moguće eliminirati početnu singularnost. Istorija Univerzuma je morala ili početi ili periodično prolaziti kroz stanje tačke beskonačne gustine, u kojoj se činilo da bilo koji objekti prestaju da postoje.

Prirodno pitanje: mogu li stvarne fizičke veličine ići u beskonačnost?

Uopšteno govoreći, beskonačnosti u fizici mogu biti ne samo “postajanje” ili potencijalne, već i stvarne, odnosno “dovršene”. Kao primjer stvarne beskonačnosti možemo navesti beskonačnost prostora Univerzuma, ako nije zatvoren.

Pojava singulariteta tokom gravitacionog kolapsa sledi iz opšte teorije relativnosti. Međutim, moderne fizičke teorije, nažalost, nisu primjenjive na opis fizičkih procesa koji se odvijaju u blizini singularnih tačaka. Činjenica je da takva stanja nisu samo u okviru opće teorije relativnosti. Pri visokim gustoćama bi se trebali pojaviti kvantni efekti. Ali fizička teorija koja bi ujedinila relativističke i kvantne pojave još ne postoji.

U principu, moguće je da, budući da opća teorija relativnosti nije primjenjiva na opis stanja koje je sama predvidjela sa beskonačnom gustinom mase u nekom trenutku, onda uopće ne postoje singularnosti. Što se tiče njihovog prisustva u teoriji, to nije ništa drugo do dokaz nevolje, indikacija da opću teoriju relativnosti pokušavamo primijeniti izvan granica njene primjenjivosti. Ali cijelo je pitanje gdje tačno leže te granice.

Postoji debata o tome šta bi tačno trebalo da bude buduća opšta fizička teorija. Međutim, nema sumnje u potrebu da se jasno razjasne granice primjenjivosti opće teorije relativnosti u jakim gravitacijskim poljima i blizu singulariteta.

Prema mnogim velikim istraživačima, izgradnja kvantne teorije gravitacije i kvantne kosmologije, koja bi radila na vrlo visokim gustoćama, a na umjerenim gustoćama bi se pretvorila u uobičajenu klasičnu teoriju, trenutno je „zadatak broj jedan“ nauke o Univerzum.

Predmetni problem je usko povezan s pitanjem fizičke prirode nestacionarnih pojava otkrivenih u svemiru posljednjih godina. Riječ je o širenju zvjezdanih asocijacija i jata galaksija, aktivnosti galaktičkih jezgara itd.

I iako se u ovim nestacionarnim pojavama ne susrećemo direktno sa singularnostima, ipak je većina ovih fenomena povezana s ogromnim koncentracijama materije i oslobađanjem kolosalnih energija.

Do sada nije bilo moguće na zadovoljavajući način objasniti nestacionarne pojave u okviru savremenih fizičkih teorija. U principu su moguća dva načina. Možda se poteškoće mogu prevazići kombinovanjem Ajnštajnove teorije gravitacije sa kvantnom fizikom. Ali moguće je da je moguće opisati posebna stanja materije u Univerzumu (ovu tačku gledišta podržava akademik V.A. Ambartsumyan) samo dopuštajući mogućnost kršenja poznatih zakona fizike u tim stanjima.

U ovom slučaju biće potrebno ne samo proširiti granice primjenjivosti opće teorije relativnosti na područje mikroprocesa, već i značajnu promjenu ili generalizaciju ove teorije u oblasti makroprocesa, tj. na području gdje se danas primjenjuje.

U singularnom stanju, Univerzum zapravo postaje mikro-objekt. Ova okolnost još jednom pokazuje blisku vezu između megakosmosa i mikrokosmosa. I kao što lenjingradski filozof A. M. Mostepanenko naglašava, u tom pogledu, buduća teorija elementarnih čestica teško se može izgraditi bez uzimanja u obzir kosmoloških okolnosti, s druge strane, nemoguće je razumjeti zakone strukture Univerzuma bez uzimanja uzimajući u obzir svojstva mikro-objekata od kojih se u konačnici sastoji.

Stoga bi ideja vodilja na putu stvaranja kvantne teorije gravitacije trebala biti ideja o utjecaju mikrosvijeta na megasvijet. U tom smislu, od velikog su interesa teorijske studije o efektu rađanja elementarnih čestica iz vakuuma u jakim gravitacionim i električnim poljima, posebno u blizini kosmološke singularnosti. Postoji čak i egzotična hipoteza prema kojoj je Univerzum, nakon što je izašao iz "početnog" singularnog stanja, u početku bio potpuno prazan, a sva materija i zračenje su nastali iz vakuuma tek u procesu njegove daljnje evolucije.

Međutim, čak iu okviru takve hipoteze ostaju značajne poteškoće koje se još ne mogu prevazići. Činjenica je da se, prema jednom od osnovnih zakona fizike, čestice mogu roditi samo u parovima "čestica" - "antičestica".

U međuvremenu, koliko sada znamo, Univerzum se uglavnom sastoji od materije. Vrlo je moguće da efekat rađanja čestica iz vakuuma djeluje iu modernom Univerzumu u raznim nestacionarnim eksplozivnim procesima. Moguće je, na primjer, da elektromagnetna polja nekih kosmičkih objekata imaju dovoljno energije da izazovu rađanje čestica. Ali svi ovi problemi i dalje zahtijevaju dubinsko teorijsko istraživanje.

Ali jedno je već jasno. Šta god da postane buduća kvantna teorija gravitacije, to će iz temelja promijeniti naše razumijevanje prostor-vremena.

Treba napomenuti i sljedeće. Metoda konstruisanja različitih teorijskih modela jedan je od veoma efikasnih načina proučavanja Univerzuma. Takvi modeli su, na primjer, “Friedmanov univerzum” – teorijski model homogenog izotropnog širenja svemira ili “Zelmanov univerzum” – model nehomogenog anizotropnog univerzuma. Ovi i drugi modeli zasnovani su na modernim fundamentalnim fizičkim teorijama, prvenstveno opštoj teoriji relativnosti.

Međutim, uvijek treba imati na umu da model nije sam Univerzum, već samo pokušaj da se odrazi neki od njegovih aspekata. Stoga bi bilo pogrešno automatski identificirati zaključke jednog ili drugog modela sa stvarnošću.

Samo zapažanja mogu potvrditi valjanost određenog modela. S druge strane, čak i najekstravagantnije teorijske konstrukcije zaslužuju određenu pažnju, jer mogu otkriti određena specifična svojstva stvarnog svijeta.

Od elementarnih čestica do Mliječnih puteva

Odnos između mikro- i makroprocesa jedan je od specifičnih izraza dijalektike prirode, univerzalne povezanosti njenih fenomena.

Već sada, u velikom broju slučajeva, teško je razlikovati kosmologiju i teoriju elementarnih čestica. Fokus moderne astrofizike je na kosmičkim objektima koji su izuzetno gusti i ponekad vrlo male veličine.

Dakle, među različitim rješenjima jednadžbi opšte relativnosti koja opisuju svojstva i evoluciju Univerzuma, kao što već znamo, postoji rješenje tipa singularnosti (kada u nekom trenutku gustoća dostigne beskonačnu vrijednost). U suštini, singularnost je neka vrsta analoga elementarne čestice. Univerzum se u svom početnom singularnom stanju zapravo pretvara u elementarnu česticu.

Postavlja se pitanje: da li je moguće objasniti neka svojstva elementarnih čestica korištenjem jednadžbi opće teorije relativnosti i iskoristiti naše znanje o svojstvima elementarnih čestica da razjasnimo fizičku suštinu određenih kosmičkih pojava, posebno zakona evolucija Univerzuma?

Jedan od najhitnijih problema moderne astrofizike i prirodnih nauka uopšte je problem porekla zvezda i galaksija zvezdanih ostrva.

Po ovom pitanju, u modernoj astrofizici postoje dva suprotstavljena koncepta. Prema jednom od njih, najčešći (obično se naziva klasičnim), svemirski objekti, uključujući zvijezde i galaksije, nastaju kondenzacijom, kondenzacijom difuzne tvari plina i prašine.

Drugi koncept, koji su razvili akademik V.A.Ambartsumyan i njegova škola i nazvan Byurakan (po imenu opservatorije), naprotiv, polazi od činjenice da evolucija kosmičkih objekata ide od gušćih stanja do manje gustih stanja i da u. posebno, "embrioni" zvijezde i galaksije su hipotetički supergusti objekti vrlo malih veličina, čiji eksplozivni raspad dovodi do formiranja različitih nebeskih tijela.

Trenutno se vodi žestoka debata između pristalica oba smjera i još nije moguće dati konačnu prednost nijednom od njih. To se objašnjava, s jedne strane, nedostatkom opservacijskih podataka, as druge mogućnošću različitih, ponekad direktno suprotnih tumačenja istih činjenica. Konkretno, niko nikada nije posmatrao proces kondenzacije difuzne materije u zvezde ili hipotetička supergusta tela.

S tim u vezi, poznati sovjetski astrofizičar B. A. Voroncov-Veljamov ne tako davno iznio je zanimljivu pretpostavku da su, možda, u određenoj mjeri, pristalice oba gledišta u pravu: moguće je da se u beskonačno različitom Univerzumu procesi odvijaju kao koncentracija materije i njeno raspadanje.

Zanimljiv pokušaj da se konstruiše kosmogonski model, koji bi u određenoj meri kombinovao oba postojeća koncepta formiranja zvezda i galaksija, napravio je sovjetski teoretski fizičar R. Muradjan.

Muradyanova glavna ideja je korištenje nekih svojstava elementarnih čestica kako bi se razjasnila fizička suština kosmičkih fenomena, posebno zakoni evolucije Univerzuma.

U fizici mikrosvijeta, na osnovu vrlo općih teorijskih razmatranja, sve elementarne čestice podijeljene su u tri klase: prva klasa uključuje foton - dio elektromagnetnog zračenja, druga - elektron i neutrino, treća klasa - hadroni - najbrojniji (sada ih je poznato nekoliko stotina). Ova klasa uključuje, posebno, čestice protona, neutrona i mezona čija je masa posredna između mase elektrona i mase protona. Značajan dio adrona su nestabilne čestice sa vrlo kratkim životnim vijekom. Posebno kratkotrajne čestice nazivaju se rezonancije.

Među njima ima čestica čije su mase nekoliko puta veće od mase protona. I postoji pretpostavka prema kojoj se „spektar mase“ elementarnih čestica općenito proteže do beskonačnosti. Ako je takva pretpostavka tačna, onda to znači da se pod određenim uslovima makroskopski, pa čak i kosmički objekti mogu roditi u ultra-malim prostorno-vremenskim područjima. U svakom slučaju, moderna teorija elementarnih čestica dopušta takvu mogućnost.

Nisu li u ovom slučaju supergusta tijela akademika Ambartsumyana hadronski oblik postojanja materije? Ova, na prvi pogled, vrlo neočekivana ideja koju je iznio R. Muradyan, otvara zanimljive izglede za izgradnju jedinstvene teorije formiranja svemirskih objekata. Prema novoj hipotezi, Metagalaksija je nastala kao rezultat raspada superteškog superhadrona s masom od 1056 g. To je bio "primarni atom", taj supergusti ugrušak materije koji je stvorio vidljivi svemir. Njegov raspad na manje hadrone doveo je do formiranja protoklastera galaksija, a kasniji raspad na hadrone sa još manjim masama doveo je do formiranja galaksija.

Sljedeća faza je bio raspad na hadrone s masama manjim od 1034. Ovo je bila neka vrsta “faznog prijelaza” iz hadronskog oblika u nuklearni. U ovom slučaju nastali su objekti poput neutronskih zvijezda. Daljnji raspadi, prema Muradyanu, trebali su dovesti do formiranja difuznog oblaka, unutar kojeg su se, kao rezultat kondenzacije materije, prvo pojavile kondenzacije "protozvezda", a zatim se proces formiranja zvijezda odvijao u skladu sa uobičajena klasična shema.

Međutim, ako se u uobičajenoj klasičnoj slici formiranja kozmičkih objekata difuzni medij sastoji od vodika i helija, onda u Muradyanovom modelu može imati drugačiji kemijski sastav ovisno o karakteristikama raspada objekata koji mu prethode. To znači da teški hemijski elementi mogu nastati ne samo zbog eksplozija supernove, kako se danas uobičajeno vjeruje, već i kao rezultat fisije još težih čestica. Ovo je veoma važno, jer klasična teorija porekla teških elemenata nailazi na niz ozbiljnih poteškoća.

Dakle, ako se u običnoj klasičnoj astrofizici evolucijski proces odvija od objekata više razrijeđenih ka manje rijetkima i od "poremećaja" do "poretka", onda u Muradyanovom modelu, u vrlo značajnom intervalu postojanja Metagalaksije, evolucija, naprotiv , prelazi od objekata gušćeg ka manje gustom i od uređenijeg ka manje uređenom.

Lako je uočiti da se u ovom dijelu Muradyanova evolucijska shema dobro slaže s Ambartsumyanovim idejama. Međutim, budući da je fazni prijelaz iz hadronske u nuklearnu materiju, bliži je klasičnoj kosmogoniji.

Naravno, još uvijek je teško reći u kojoj mjeri Muradyanov originalni model odgovara stvarnosti - razvoj ovog modela tek počinje. Ali novi pristup rješavanju problema je vrlo interesantan, jer je učinjen pokušaj kombiniranja mikrofenomena i kosmičkih procesa.

Kao što je poznato, jedan od važnih kriterijuma za validnost određenog teorijskog modela je njegova sposobnost da predvidi određene pojave. Ako je Muradyan hipoteza tačna i da je Metagalaksija zaista nastala kao rezultat raspada superhadrona, onda bi trebala imati vlastitu rotaciju, budući da je originalni superhadron imao vlastitu rotaciju. Stoga bi otkriće rotacije Metagalaksije bilo, ako ne potvrda Muradyanovog modela, onda, u svakom slučaju, važan dokaz u njegovu korist.

Ponekad se izražava ideja da su općenito svi kosmogonijski modeli, uključujući Muradyanovu hipotezu, čisto spekulativni, jer se ne mogu provjeriti opažanjima.

Međutim, razmatranja ove vrste ne mogu se smatrati uvjerljivim. Moderna kosmogonija stoji na čvrstoj opservacijskoj osnovi. Sve naprednija i moćnija sredstva astronomskih istraživanja omogućavaju proučavanje sve udaljenijih svemirskih objekata. Ali, kao što znate, što se dalje nalazi ovaj ili onaj svemirski objekat, to ga dublje posmatramo u prošlosti. To znači da se pitanje korespondencije određenih kosmogonijskih modela sa stvarnošću, u principu, može riješiti promatranjem.

Svijet kakav jeste

Pošto je riječ o strukturi i evoluciji Univerzuma, o naučnoj slici svemira, prirodno se postavlja pitanje: zašto je svijet takav kakav jeste? Upravo ovaj, a ne neki drugi?

Međutim, teško da je moguće dobiti dovoljno precizan odgovor na ovako postavljeno pitanje.

Problem je previše nejasno formuliran.

I očigledno, nije slučajno što se, dotičući se istog problema, A.L. Zelmanov ograničio samo na tvrdnju da Univerzum postoji u obliku u kojem jeste, zbog unutrašnje nužde.

Da bismo dobili sveobuhvatan odgovor na pitanje koje nas zanima, morali bismo otići izvan vidljivog Univerzuma i obuhvatiti svijet u svoj njegovoj beskonačnoj raznolikosti. A to je, nažalost, nemoguće i u principu i iz čisto praktičnih razloga,

Pokušajmo, međutim, suziti problem. Ograničite ga do te mjere da dobije pravo fizičko značenje. Očigledno, treba govoriti samo o vidljivom Univerzumu i onim njegovim svojstvima koja su određena nama poznatim zakonima.

Što se tiče samog pitanja, na koje želimo da dobijemo odgovor, ono će sada izgledati otprilike ovako: da li je slučajno da svet koji nas neposredno okružuje ima upravo ta svojstva, a ne neka druga?

U ovom obliku, problem postaje sasvim legitiman, budući da je upravo verzija Univerzuma koju posmatramo daleko od najvjerovatnije među svim zamislivim opcijama.

To je također potrebno razumjeti jer, kako tvrde religiozni teoretičari, harmonija svemira je rezultat aktivnosti tvorca.

„Dovoljno je pogledati prirodu oko sebe“, piše ruski pravoslavni sveštenik L. Gajdukevič. - Zadivljujući red vlada svuda. Svaka pojava, od najjednostavnije vlati trave do bezbroj zvijezda, uređena je svrsishodno, inteligentno i savršeno. Sve nosi pečat stalne brige Svemogućeg – Stvoritelja.”

Prije svega, treba napomenuti da mi promatramo određenu sliku svijeta zbog činjenice da upravo takva slika pruža mogućnost života. Kao što je duhovito primetio A.L. Zelmanov, mi smo svedoci procesa određenog tipa, jer procesi drugog tipa teku bez svedoka.

Konkretno, nije slučajno što živimo u svemiru koji se širi i uočavamo crveni pomak u spektrima galaksija. Međusobno uklanjanje galaksija i pomeranje njihovog zračenja prema dugim talasima slabi energiju elektromagnetnog zračenja koje prodire u svemir. Ako se galaksije ne raspršuju, već se približavaju, njihovi spektri ne bi pokazivali crveni, već ljubičasti pomak - pomak prema visokim frekvencijama i tvrdom, kratkotalasnom zračenju. Gustina zračenja u takvom Univerzumu bila bi tolika da bi isključila mogućnost postojanja biološkog života...

Koji su najčešći oblici svemirskih objekata koji nas okružuju? To su zvezde, prašina, gas. Što se tiče prašine i gasa, značajan deo materije Univerzuma koncentrisan je u maglinama gasa i prašine. Ali ovo su prelazni oblici.

Očigledno, u modernom svemiru jedan od najstabilnijih oblika izolovanih kosmičkih objekata je zvjezdani oblik. Je li slučajnost da je u najrazličitijim kutovima vidljivog svemira materija koncentrisana u zvijezde?

Čuveni američki pisac naučne fantastike Robert Šekli ima duhovitu priču koja opisuje kako je određena kompanija za izgradnju svemira, po nalogu određenih „mušterija“, stvorila... Metagalaksiju. Naravno, ovo je šala, a piscu je takva tehnika bila potrebna kako bi prepoznao određene obrasce, osebujna pravila igre.

Ova „pravila igre“ su cijela suština stvari. Ako imamo loptu i igrače, to nije sve. Možete igrati razne igre sa istom loptom. Da bi igra dobila određeno značenje i karakter, potrebno je podvrgnuti je određenim pravilima.

Stavimo se na mjesto fantastičnih dizajnera Univerzuma. Prije nego što počnemo da ga stvaramo, morali bismo ne samo utvrditi glavna svojstva njegovih osnovnih elemenata, već i razviti određeni skup zakona koji određuju ponašanje i interakciju svih materijalnih objekata bez izuzetka.

Koji su zakoni zbog kojih, u stvarnom Univerzumu, zvijezde imaju prvenstveno pravo na postojanje?

U živoj prirodi, kao što je poznato, djeluje prirodna selekcija. Prežive samo oni organizmi koji su najbolje prilagođeni uslovima sredine.

Čini se da je u Univerzumu na djelu neka vrsta prirodne selekcije. U procesu kretanja materije mogu nastati najrazličitiji objekti, ali većina njih se ispostavi da je nestabilna i brzo se urušava.

A u isto vrijeme, neki svemirski objekti, uglavnom zvijezde, iz nekog razloga su prilično stabilni i sposobni postojati prilično dugo. Zašto je to tako?

Očigledno, činjenica je da postoji određeni „univerzalni regulator“ koji djeluje u Univerzumu. Postoji razmatranje u prilog činjenici da je ovaj regulator tzv. feedback.

Danas, u eri naglog razvoja kibernetike, elektronike i svih vrsta automatskih procesa, ovaj termin je nadaleko poznat. Povratna informacija se koristi za kontrolu leta raketa, rada mašina i mehanizama bez nje ne bi bilo radija i televizora i još mnogo toga.

Jednostavno rečeno, povratna informacija je prilagođavanje određenih radnji u zavisnosti od efekta koje izazivaju.

Kibernetika daje precizniju definiciju. Zamislite određeni sistem, recimo: automobil ili avion, ljudski mozak ili svemirski brod, ili, konačno, Sunce. Uzmimo, na primjer, avion. Prilikom upravljanja avionom, pilot pomiče poluge, pritiska određene tipke, to su ulazni signali. I svaki put kada avion nekako reagira na takve radnje: povećava ili smanjuje brzinu leta, dobiva ili gubi visinu, skreće ili petlju. Ovo su izlazni signali. Povratna informacija se javlja kada izlazni signali utiču na ulazne signale, menjajući ih u skladu sa tim. Recimo da avion previše strmo gubi visinu, a pilot, primijetivši to, lagano preuzima kormilo, smanjujući ugao spuštanja.

Čovjek je koristio povratnu informaciju mnogo prije nego što su naučnici formulirali ovaj koncept i počeli ga primjenjivati ​​u različitim tehničkim sistemima. Kada poduzimamo bilo koju radnju, ne samo da nužno uzimamo u obzir njene posljedice, već i usput vršimo potrebna prilagođavanja.

Nešto slično se dešava u prirodi. Upravo prisutnost povratnih informacija u nizu pojava u okolnom svijetu osigurava održivu, stabilnu prirodu mnogih prirodnih procesa. Jednostavan primjer: takozvano fizičko klatno. Svako odstupanje od ravnotežnog položaja uzrokuje pojavu sile koja vraća klatno u ovaj položaj.

Povratna informacija se očituje ne samo u živoj, već iu neživoj prirodi. Susrećemo se sa samoregulirajućim sistemima u svijetu zvijezda, u hemijskim transformacijama i u električnim procesima - jednom riječju, na gotovo svakom koraku.

Tipičan primjer je naše Sunce.

Prema savremenim fizičkim konceptima (koji, uprkos neočekivanim rezultatima neutrina i nekih drugih zapažanja, još nisu odbačeni i opšteprihvaćeni), moćna energija naše zvezde rađa se u njenim dubokim utrobama, gde termonuklearna reakcija ključa i buja. . Čovjek je, kao što je poznato, također savladao sličnu reakciju i naučio izvlačiti energiju koja se oslobađa kada se jezgra vodika spoje u jezgra helijuma. Ali do sada se umjetna termonuklearna reakcija odvija trenutno, a sva energija se oslobađa u obliku eksplozije. Sunce, s druge strane, troši energiju postepeno i polako, održavajući rad svoje nuklearne peći na strogo određenom nivou.

Ali kako to znači „podrška“? Na kraju krajeva, Sunce nema ni svoj um ni "kontrolnu ploču" na kojoj bi bilo koja inteligentna bića radila. Ovdje se susrećemo sa povratnim informacijama i samoregulacijom.

Očigledno, termonuklearna fuzija vodonika se događa u samom središnjem dijelu zvijezde. Ova zona je sa svih strana okružena monstruoznim masama materije. Snažna gravitacija ih vuče prema centru Sunca, ali to sprječava kolosalni pritisak plinova rođenih u termonuklearnom plamenu. Na ovaj način se postiže relativna ravnoteža.

Ali iz nekog razloga intenzitet termonuklearne reakcije donekle opada. Tada se temperatura i pritisak smanjuju, a pod pritiskom okolne supstance reakciona zona počinje da se skuplja. Kompresija povećava pritisak i temperaturu, a reakcija se vraća u normalu. I obrnuto, ako se iz nekog razloga intenzitet fuzije poveća, višak energije širi zvijezdu. Ekspanzija izaziva hlađenje centralne zone, koje se nastavlja sve dok se reakcija ne vrati u normalan tok.

Sunce je poseban slučaj, zvijezda, jedan od specifičnih oblika postojanja materije. Ali naučnici su odavno uočili neke opšte obrasce - dokaz da je princip povratne sprege jedno od osnovnih svojstava svijeta.

Jedan od ovih obrazaca pronašao je ruski fizičar E. X. Lenz (1804–1865) u elektromagnetnim pojavama. U školskim udžbenicima predstavljen je u obliku "Lenzovog pravila", koje ima čisto praktičan značaj - omogućava vam da odredite smjer indukcijske struje. Zapravo, ovo je jedan od slučajeva koji ilustruje princip povratne informacije. Svaka promjena magnetskog polja uzrokuje pojavu indukcijske struje, čije magnetsko polje, zauzvrat, suprotstavlja promjenama koje su izazvale ovu struju.

Slični zakoni - od kojih neki vjerovatno tek treba biti otkriveni - vidljivi su u mnogim drugim fenomenima. Upravo je povratna informacija i prirodna samoregulacija ono što objašnjava odsustvo haosa u prirodi i harmoniju svemira.

Samo onim svemirskim objektima u kojima djeluje povratna sprega i vrši se samoregulacija zajamčeno je dovoljno dugo postojanje. Nije teško pretpostaviti da će se upravo takvi objekti susresti češće od drugih. Evo mogućeg odgovora na pitanje koje nas zanima zašto ima toliko zvijezda u svemiru.

Ali možete postaviti i sljedeće pitanje: zašto su same zvijezde upravo takve, a ne neke druge? S tim u vezi, V. A. Ambartsumyan je izrazio zanimljivu ideju da su mnoge karakteristike strukture Univerzuma, uključujući mnoga svojstva zvijezda, takoreći „ugrađene“ u svojstva elementarnih čestica. A kada bi ova svojstva bila drugačija, onda bi svemirski objekti izgledali drugačije nego u stvarnosti.

Dakle, teorija unutrašnje strukture zvijezda dolazi do zaključka da je najveća moguća masa zvijezde direktno proporcionalna masi Sunca i obrnuto proporcionalna kvadratu mase jezgra atoma vodika - protona. . Ali ova formula može lako izračunati da maksimalna masa stabilne zvijezde ne može premašiti približno 75 solarnih masa. Ali to je s masom koju protoni imaju u našem svijetu. Šta ako je masa protona drugačija? Recimo, sto puta manji? U takvom svijetu mogle bi postojati potpuno stabilne zvijezde s masama reda desetina hiljada Sunčevih masa...

Ali ovdje se neizbježno postavlja pitanje: zašto proton ima baš takvu masu, a ne neku drugu?

Odgovor na ovo i druga slična pitanja koja će se nizati jedno za drugim je stvar budućnosti.

Moderna slika svijeta i ateizam

Kao što smo već primetili, prirodna nauka 19. veka, koja se zasnivala na klasičnoj fizici sa svojom apsolutnom predodređenošću svih svetskih događaja, u suštini nije ostavljala prostor za bilo kakvu božansku intervenciju.

Nije slučajno što je Laplas, na Napoleonovo pitanje zašto nigde u svojim naučnim radovima ne spominje Boga, odgovorio: „Ne treba mi ova hipoteza“.

Revolucija u fizici na prijelazu iz 19. u 20. stoljeće i sve što je uslijedilo uvjerljivo je pokazalo nezakonitost mehaničkih ideja o svemiru i uništilo harmoničnu sliku svijeta koju je izgradila klasična fizika.

Ova okolnost je dala povoda savremenim religioznim teoretičarima da tvrde da neklasična fizika 20. veka, za razliku od klasične fizike, navodno ne samo da dozvoljava postojanje Boga i natprirodnih sila, već i pruža ubedljive dokaze za to. “Nova fizika sama po sebi svjedoči u prilog religijskim idejama. Fizika nas vodi do vrata religije,” kaže katolički teoretičar biskup O. Spülbek.

I neki poglavari pravoslavne crkve, koja generalno preferira da se drži podalje od kompleksnosti modernih prirodnih nauka, zauzeli su približno isti stav. Tako je jedan od teoretičara pravoslavlja, arhiepiskop Luka, direktno izjavio da su naučna otkrića s početka 20. veka navodno uzdrmala materijalističke temelje prirodne nauke u korist idealizma i religije.

Impresionirani revolucionarnim promjenama u nauci, neki veliki prirodoslovci također su napravili korak ka religiji. “Vjerovatno se može reći”, napisao je engleski fizičar A. Eddington, “da je zaključak koji se može izvući iz... moderne nauke da je religija prvi put postala moguća za inteligentnog naučnika oko 1927.”

Savremeni religiozni teoretičari, da opravdaju religiju, pokušavaju da iskoriste i činjenicu da je razvoj prirodnih nauka u 20. veku doveo naučnike do zaključka o beskrajnoj raznolikosti prirode i neiscrpnosti sveta. Ako je svijet nepresušan, kažu, u njemu ima mjesta za Boga.

U stvarnosti se ništa slično ne dešava.

Činjenica je da je materijalizam klasične fizike bio mehanički, metafizički materijalizam koji je pokušavao sve svjetske procese svesti na jedan najjednostavniji oblik kretanja, isključujući mogućnost kvalitativnih transformacija materije.

A nova, neklasična fizika 20. veka, a potom i astrofizika, ne udara na materijalizam klasične fizike, već na njene tvrdnje da sve što postoji objasni sa mehaničke tačke gledišta. Neklasična fizika nije ništa manje materijalistička od klasične fizike, ali je materijalizam višeg reda – dijalektički materijalizam.

I novoj fizici i astrofizici uopće nije potrebna hipoteza o Bogu, one otkrivaju prirodnu uzročnost i prirodni obrazac svih pojava.

Činjenica da je svijet beskonačno raznovrstan i neiscrpan ništa ne mijenja. Da, u procesu njenog proučavanja, nauka se suočava sa sve složenijim problemima. Ali to je prirodno - na kraju krajeva, zadatak nauke je da shvati dublju suštinu fenomena.

Takođe je prirodno da je u ovom beskrajnom procesu spoznaje svaki novi korak povezan sa prevazilaženjem ozbiljnijih poteškoća.

Međutim, kao što vidimo, nauka uvijek prolazi kroz načine da ih prevaziđe, pomičući sve dalje i dalje granice našeg znanja.

Dakle, moderna prirodna nauka ne daje apsolutno nikakve osnove za preispitivanje osnovnog pitanja materijalnog jedinstva svijeta.

Još jednom o revoluciji u modernoj astronomiji

Ako nauku posmatramo kao društveno determiniranu djelatnost za proizvodnju znanja, onda u razvoju astronomije 20. stoljeća možemo izdvojiti tri etape, od kojih svaki karakteriše određeni odnos društva prema nauci o svemiru.

Početkom stoljeća neke grane astronomije (nebeska navigacija, mjerenje vremena, geodetska mjerenja) razmatrane su sa čisto utilitarne tačke gledišta. A oni dijelovi ove nauke koji su osnovni, a posebno astrofizika, na prvi pogled, bili su malo korišteni u životu društva. Na astrofizička istraživanja se gledalo samo kao na način da se zadovolji radoznalost osobe koja želi da sazna u kom svijetu živi. Astrofizička istraživanja koja su se tada provodila su kasnije našla široku primjenu u praksi istraživanja svemira. Dakle, čak iu to doba astronomija je bila povezana s praksom, ali je modelirala buduću praksu (astronomija je bila praktična nauka čak i u vrijeme Kopernika - a zatim je modelirala obrasce buduće prakse).

Početni preduslovi za astronomska istraživanja početkom 20. veka bili su: mehanička slika sveta, ideje o Univerzumu kao delu mehaničkog sistema i o svemoći čoveka, koji je u stanju da sve istraži i sve sazna.

Revolucija u fizici promijenila je vezu između astronomije i društva. To je stvorilo preduslove za dalji razvoj nauke o Univerzumu koje ranije nije bilo. Promjene koje su se dogodile u sistemu znanja otvorile su nove mogućnosti za astronomske aktivnosti. Posebno govorimo o primjenama na proučavanje kosmičkih procesa opće relativnosti i kvantne mehanike.

Prvi stupanj karakteriziraju dva temeljna dostignuća u nauci o svemiru: otkriće širenja svemira (A. Friedman i E. Hubble - 20-te) i promicanje ideje o prirodnoj prirodi ne- stacionarne faze u razvoju svemirskih objekata (V. A. Ambartsumyan - 1934.). Istina, ta ideja u to vrijeme još nije bila oličena u astronomskim posmatranjima.

Općenito, astrofizika je tek počinjala svoj "nahod".

Početak druge etape revolucije u astronomiji datira iz perioda nakon Drugog svjetskog rata. Brzi razvoj elektronike, automatizacije i radiotehnike doveo je do života nove elemente aktivnosti, što je dovelo do brzog napretka u astrofizici. Ambartsumyanova ideja o pravilnosti nestacionarnih faza u razvoju nebeskih tijela dobila je široki razvoj i uvjerljivu potvrdu u astronomskim promatranjima. Astrofizika je postala evoluciona nauka.

Analiza daljeg razvoja astrofizike pokazuje da je posljednjih godina započela nova etapa u proizvodnji astronomskog znanja – treća faza revolucije u astronomiji.

Revolucionarne promjene su se dogodile u samoj prirodi astronomske aktivnosti - astronomija je postala svevalna nauka. A kako je to uglavnom bio rezultat razvoja svemirske tehnologije, dotična pozornica se s pravom može nazvati svemirskom pozornicom.

U teorijskom smislu, ovu fazu karakterišu pokušaji da se ideja eksplodirajućeg Univerzuma preispita sa novih pozicija, da se sagleda iz drugog ugla. Sve je raširenija tendencija da se nestacionarne pojave u svemiru ne posmatraju kao procese eksplozivne prirode, već kao manifestacije gravitacionog kolapsa, odnosno neobične antieksplozije. Dakle, govorimo o pravcu koji je suštinski suprotan ideji ​​Univerzuma koji eksplodira.

Analogija sa ranim fazama razvoja astronomske nauke nehotice se javlja. Ptolomejev sistem je pokušao da objasni strukturu sveta na osnovu činjenice da su direktno vidljiva kretanja nebeskih tela njihova stvarna kretanja. Iz ovoga se izvlači zaključak o centralnom položaju Zemlje u Univerzumu.

Kopernik je pokazao da se iza ovih vidljivih kretanja krije sasvim druga pojava - revolucija Zemlje oko Sunca (tj. svijet nije isti kakav mi direktno posmatramo).

Postavlja se logično pitanje: nije li ideja eksplozija prva površna faza objašnjavanja nestacionarnih pojava, a ideja kolapsa, koja je poriče, sljedeći, dublji stupanj?

Još uvijek je teško odgovoriti na ovo pitanje – postoji borba između dva koncepta. Međutim, potrebno je imati na umu sljedeće: budući da je negacija ptolemejskog sistema, sam kopernikanski sistem nikako nije bio konačno rješenje pitanja svemira. U procesu daljeg razvoja nauke, ušla je kao komponenta prvo u Heršelov sistem Galaksije, a potom i u sistem Metagalaksije koja se širi. Štaviše, svaki od uzastopnih sistema sveta, u suštini, bio je opis određenog ograničenog sistema materijalnih objekata: Ptolomejev sistem je bio opis sferne Zemlje, Kopernikanski sistem - Sunčev sistem, Heršelov sistem - naš Galaxy.

Dakle, ako povučemo analogiju između situacije koja se razvila u modernoj astrofizici i ranijih faza razvoja astronomije, onda događaje koji se dešavaju u modernoj astrofizici, očigledno, treba smatrati prirodnim, ali prolaznim stadijem u saznanju o složeni fizički procesi koji se odvijaju u beskonačno raznolikom Univerzumu. Moguće je da su eksplozivne pojave i gravitacijski kolaps dvije strane jedinstvenog procesa evolucije kosmičkih objekata, te će u toku daljeg razvoja nauke biti uključeni u sistem pojava koje imaju opštiju prirodu.

Svi su zainteresovani da saznaju šta se dogodilo i, što je najvažnije, šta će se desiti sa našom planetom Zemljom. Ali njena sudbina je usko povezana sa Suncem.

Hajde da prvo razmislimo kakva je bila naša prošlost.

Godine 1944-49. – O.Yu. Schmidt predlaže sljedeći scenario za formiranje Sunčevog sistema: Sunce i planete formirani su od jednog kompleksa gasa i prašine koji je težak otprilike 10 5 solarnih masa prije oko 5 milijardi godina. Prvo je nastalo Sunce, a zatim prije oko 4,6 milijardi godina - planete.

Kako naučnici sada veruju, Sunce i druge zvezde nastaju od oblaka gasne prašine kao rezultat neznatne gravitacione kompresije, pri čemu se formira mala zbijenost koja privlači okolni gas. Kako se skuplja, ova protozvijezda se zagrijava sve dok u njoj ne počnu termonuklearne reakcije. Nakon toga, zvijezda svojim zračenjem izduvava plin oko sebe, čiji se ostaci rotiraju u disku plina i prašine koji je okružuje.

Dok je disk rotirao oko Sunca, tvrde stijene su se spajale i formirale zemaljske planete, a laki elementi su odneseni na periferiju sunčevim zračenjem i od njih su se formirale džinovske planete.

Nakon toga, Sunce ulazi u glavnu sekvencu i nalazi se u relativno stabilnom stanju sve dok zalihe vodonika u jezgru ne izgore.

Sada Sunce kontinuirano prerađuje vodonično gorivo u helijumski „pepeo“, koji ostaje u jezgru. Četiri jezgra atoma vodika pretvaraju se u jedno jezgro atoma helijuma, pa se prosječna masa čestica u središtu Sunca vremenom povećava. Istovremeno, jezgra helijuma stvaraju manji pritisak u odnosu na jezgra vodonika. Zbog toga se smanjuje brzina pretvaranja vodonika u helijum, što dovodi do neravnoteže između pritiska i gravitacije. Vremenom se veličina Sunčevog jezgra postepeno smanjuje. Ali u gušćem i toplijem jezgru, reakcije sinteze elemenata počinju da se odvijaju brže. Količina generirane energije koja izbija iz centra se povećava: ona postepeno širi vanjske dijelove zvijezde i povećava njenu svjetlost.

Tako spore promjene u jezgru Sunca dešavaju se od trenutka kada je naša zvijezda rođena. Sjaj Sunca je trenutno za oko 30% veći nego prije 4,6 milijardi godina. Ovaj trend će se nastaviti postepeno ubrzavati u budućnosti sve dok se solarna lopta ne proširi do gigantskih razmjera, a zvijezda se ne pretvori u crvenog diva. To će se dogoditi nakon što se rezerve vodonika u jezgru iscrpe.

To je naša prošlost i sadašnjost prema astronomima. Kakvu nam budućnost predviđa nauka? Ispostavilo se da će povećanje sunčevog zračenja dovesti do smrti zemljine biosfere mnogo prije nego što se Sunce pretvori u crvenog diva.

Prvi naučnici koji su obratili pažnju na direktan uticaj na Zemlju sve većeg sjaja Sunca bili su Džejms Lavlok i Majkl Vitfild. U članku objavljenom 1982. u časopisu Nature, pokazali su da kako se Zemlja zagrijava, njene stijene će biti podložne sve većem destruktivnom djelovanju iz atmosfere, što rezultira povećanom apsorpcijom ugljičnog dioksida (CO 2): atmosferski ugljični dioksid kao rezultat hemijske reakcije će se vezati za sedimentne stijene. Lovelock i Whitfield su izračunali da će se u roku od 100 miliona godina količina CO 2 u atmosferi smanjiti na nivo koji više ne može podržavati fotosintezu. Biljke će početi da nestaju. Za njima će ići životinje koje jedu biljke i udišu kiseonik – proizvod procesa fotosinteze koji se dešava u biljkama. A sve će se to, prema naučnicima, dogoditi u vremenskom periodu ne dužem od onog koji nas deli od ere dinosaurusa.

Moderni naučnici se uglavnom slažu sa zaključcima Lovelocka i Whitfielda, iako ih smatraju previše pesimističnima. Novi model, koji su razvili naučnici sa Državnog univerziteta Pensilvanije (SAD) Ken Caldera i James Kasting, uključuje ispravniju interpretaciju efekta staklene bašte nego što je to bio slučaj u radu Lovelocka i Whitfielda. U novom modelu, biosfera će postojati najmanje 10 puta duže od onog koji je prošao od njenog formiranja.

Za otprilike 3,5 milijardi godina, sunčeva svjetlost će se povećati za 40% u odnosu na sadašnji nivo. Sve zalihe vode sa površine naše planete će ispariti, površina će se osušiti, popucati i biće slična površini Venere danas. U nedostatku vode, ugljični dioksid, čije je 25-40% trenutne količine otopljeno u vodama okeana, imat će samo jedan put - u atmosferu. Više CO 2 u atmosferi će dovesti do još većeg zagrijavanja površine planete zbog efekta staklene bašte. Zemlja će postati napuknuta i više ugljičnog dioksida će biti ispušteno u atmosferu kao rezultat povećane vulkanske aktivnosti. Kao rezultat toga, Zemlja ne samo da će izgubiti sve rezerve vode, već će također biti obavijena tankom ljuskom ugljičnog dioksida. Biosfera će nestati.

Tada se, nekoliko milijardi godina, beživotna Zemlja neće promijeniti, s izuzetkom kontinuiranog povećanja temperature njene površine. Ali nakon 7 milijardi godina, zračenje naše zvijezde počet će naglo rasti, što će značiti prijelaz Sunca u sljedeću fazu evolucije. Kada starost Sunca dostigne 12 milijardi godina, rezerve vodonika u njegovom jezgru će nestati.

Nakon toga, jezgro zvijezde će početi brzo da se skuplja, jer ništa drugo ne sprječava gravitacijsko kompresiju. Kao rezultat kompresije, temperatura unutar jezgre će se naglo povećati, a vodik koji dolazi iz vanjskih slojeva ponovno će se početi pretvarati u helij još većom brzinom. Energija oslobođena u ovom slučaju će juriti u vanjske slojeve zvijezde, šireći ih prvo za 2, zatim 3 puta ili više. Sunce će završiti svoj boravak na glavnom nizu zvjezdane evolucije i postati poddžin za oko 700 miliona godina.

Kada se potroši sav vodonik u jezgri Sunca, nuklearno sagorijevanje će se premjestiti u šireći omotač jezgra. Ova promjena će dovesti do događaja koji će dramatično povećati potrošnju vodika i oslobađanje energije, uzrokujući da se površinski slojevi naše zvijezde prošire do zapanjujućih veličina. Postat će naduvana karikatura svog prvobitnog oblika, čiji se prečnik povećava više od 160 puta. Sunce će postati crveni džin.

Tokom te ere nastupit će zaista teška vremena za unutrašnje regije Sunčevog sistema. Kako se Sunce povećava u veličini i postaje crveni div, ono će progutati i ispariti prvo Merkur, a zatim Veneru. Biće dve manje planete u Sunčevom sistemu. Ali šta će se dogoditi sa Zemljom? Odgovor je dvosmislen. Činjenica je da u fazi crvenog diva zvijezda u razvoju gubi većinu svoje mase, koju snažan zvjezdani vjetar prenosi u svemir. Sunce čak i sada gubi svoju supstancu. Odnosi se u okolni prostor strujom razrijeđene plazme koja izlazi iz solarne korone. Trenutno Sunce gubi jedva više od stotog procenta svoje mase za milijardu godina. Ali zvjezdani vjetar crvenih divova u kasnoj fazi, kao što su varijabilne zvijezde poput Mire Ceti, mnogo je moćniji. Jednostavno izbacuje lagane dijelove materije iz crvenog diva u svemir. Tako nastaju planetarne magline. Modeli zvjezdane evolucije pokazuju da će Sunce izgubiti skoro polovinu svoje mase prije nego što postane bijeli patuljak.

Kako Sunce gubi svoju masu, planete će se kretati oko njega po sve većim orbitama zbog slabljenja Sunčeve gravitacione sile. Iz tog razloga, konačna sudbina Zemlje ostaje neizvjesna. Možda će naša planeta izbjeći susret sa nabujalim Suncem tako što će se pomaknuti u orbitu u kojoj se trenutno nalazi Mars.

Da li će se to desiti ili ne zavisi od toga da li Sunce gubi dovoljno mase pre nego što se proširi. Neki modeli predviđaju da će Zemlja imati dovoljno vremena da izbjegne uništenje. Ali drugi modeli predviđaju potpuno drugačiji rezultat. Prema proračunima koje su izvršili George Bowen i Lee Ann Willson sa Univerziteta u Ajovi (SAD), glavni gubitak mase od Sunca dogodit će se tek nakon što ono proguta Zemlju.

Astronomi ne znaju tačno šta će se dogoditi sa Suncem na kraju faze crvenog diva, budući da još nisu uspeli da naprave odgovarajući model za događaje povezane sa bleskom helijuma - početkom sagorevanja helijuma u jezgru od zvezde. Wilsonovo istraživanje dovelo ju je do zaključka da bi Sunce moglo preživjeti eksploziju helijuma, a da ne izgubi veći dio svoje mase. Prema njenom mišljenju, Zemlja će izgorjeti do temelja, a njen pepeo će raznijeti solarni vjetar.

Kasper Riebicki iz Poljske akademije nauka i Carlo Denis sa Univerziteta u Liježu (Belgija) vjeruju da će interakcija plime i oseke dovesti do smanjenja Zemljine orbite. Spoljašnja ljuska Sunca će najvjerovatnije "zgrabiti" Zemlju i "povući" je prema jezgru, posebno u završnim fazama života crvenog džina, kada će ponovljeni kratkotrajni helijumski naboji naduvati zvijezdu do njene maksimalne veličine. .

Čak i ako Zemlja uspije izbjeći ovu opasnost, bit će prilično “spržena”. Kada se luminoznost Sunca poveća sa 2000 na 3000 puta od sadašnjeg nivoa, temperatura Zemljine površine dostići će 1500°C.

Naša planeta će se na kraju pretvoriti u lopticu rastopljene lave, a čitava njena atmosfera i čvrst površinski sloj jednostavno će proključati.

Takav neslavan kraj čeka našu matičnu planetu u dalekoj budućnosti. A ako čovječanstvo ne pronađe način da se samostalno na svemirskim brodovima ili zajedno s planetom Zemljom preseli u drugu nastanjivu oblast svemira, tada će naša civilizacija umrijeti. Međutim, još uvijek imamo na raspolaganju barem stotine miliona godina. Za to vrijeme možete pronaći izlaz.

Astronomija uključuje proučavanje ne samo zvijezde, ali i kretanje svih nebeskih i kosmičkih tijela, kao i njihov međusobni odnos, razvoj, struktura i porijeklo.

Od davnina su ljudi počeli proučavati strukturu Univerzum. Vjeruje se da su prve astronomske stanice bile egipatske misteriozne piramide i piramide starih Maja. Možda su o zvijezdama znali više od modernih astronoma i astrofizičara. Čak su i drevni stanovnici Kine i Babilona redovno posmatrali zvezde. Zahvaljujući proučavanju nebeskih tijela pojavili su se prvi kalendari.

I sada kada sam se našao unutra planetarijum, zadivljeni smo ogromnim prostranstvima svemira. I ako vidite umjetno stvorene ranije zvijezde a njihovo kretanje bilo je moguće samo u regionalnim gradovima (pa čak i tada ne u svim) nakon što su posjetili planetarij, ali sada, zahvaljujući pojavi najnovijih tehnologija, možete posjetiti mobilni digitalni planetarij u gotovo svakom gradu. Jedinstvene tehnologije sada omogućavaju stvaranje, bukvalno za sat vremena, mobilnog (prijenosnog, mobilnog) digitalni planetarijum za 20-30 osoba. Osim toga, efekat onoga što su vidjeli je jednostavno neverovatan, posebno za djecu koja su prvi put došla na ovakvu predstavu. astronomija. Osim galaksija, zvijezda, sazviježđa, planeta i malih nebeskih tijela, digitalni planetariji vam omogućavaju da projektirate na svoju kupolu i niz filmova koji su prirodno povezani sa astronomijom. Neverovatno, lepo i impresivno!!!

S razvojem astronomije i pojavom teleskopa, proučavanje zvjezdanog neba postalo je mnogo lakše. Ideju da je Zemlja apsolutno ravan planetarni oblik opovrgnuo je Kopernik i svijet se preko noći okrenuo naglavačke. Nebo je počelo sve više zanimati ljude. Kako je nastao Univerzum? Ima li života na drugim planetama? Kako se život pojavio na samoj Zemlji? Hoće li ljudi moći da lete u svemir? Ova i druga pitanja muče naučnike vekovima.

Pojavile su se mnoge izvedenice iz astronomija nauke kao što su astrometrija, astrologija, astrobiologija, astrofizika i mnoge druge. Ljudi su saznali za postojanje novog planete, istraživao ceo Sunčev sistem, letio u svemir, posetio Mesec. I što je najvažnije, naučili smo da svijet nije ograničen, da je Univerzum beskonačan i da u njegovim beskrajnim prostranstvima ne žive samo obične zvijezde i planete, da postoje mnoga druga kosmička tijela i da ljudi možda nisu sami.

Ima ih više od triliona u cijelom Univerzumu galaksije, a postoje milijarde ili više solarnih sistema i beskonačan broj zvijezda i planeta na kojima može postojati život. Svaki planete mora postojati satelit; neke planete ih mogu imati više od dvadeset. Postoji nekoliko tipova galaksija: lentikularne, patuljaste, eliptične i druge. Galaksija koja uključuje naš solarni sistem naziva se Mliječni put. I pripada spirali galaksije sa džemperom. Ime je dobio prije mnogo hiljada godina po drevnoj grčkoj legendi o Zevsu, njegovoj ženi Heri i njegovom vanbračnom sinu Herkulesu. To su naučili i astronomi zvijezde Postoje različite vrste i podijelili smo ih na tipove, kao i na podvrste. Zvijezde su neutronske, patuljke različitih boja, džinovske i superdžinove, protozvijezde i supernove. Takva su imena dobila zbog razlika u svjetlini, boji, veličini i temperaturi. Svaki zvijezda rađa se i umire. Nakon njihove smrti, neke zvijezde se pretvaraju u neku vrstu crnih rupa. Zvijezde se rađaju iz maglina - međuzvjezdanih kosmičkih oblaka koji se uglavnom sastoje od plina, plazme i kosmičke prašine.

Svjetska astronomska nauka se svake godine sve više razvija, njen pogled juri sve dalje i dalje do ruba svemira (možda postoji). Sada ljudi sanjaju o osvajanju i kolonizaciji novih planeta io kontaktu sa drugim međugalaktičkim i međuzvjezdanim, moguće postojećim civilizacijama.

Ko zna, možda će za stotine ili hiljade vekova, ili možda, najverovatnije, čak i ranije, za deset godina, astronomi to konačno moći.

Astronom - profesija prošlosti, sadašnjosti ili budućnosti

Grechany Andrey

u razred, škola 534

Uvod

Zašto sam odabrao temu Astronom - profesija prošlosti, sadašnjosti ili budućnosti? Volim rad astronoma, obožavam astronomiju. U astronomiji postoji mnogo pitanja koja postavljaju obični ljudi i sami astronomi, na osnovu riječi da li ih ima i koliko, na primjer: Ima li vanzemaljaca? ili Da li Univerzum ima granicu?. Postoje tri dijela: život, navikavanje i neizbježnost. Jako je teško živjeti i preživjeti, a o neminovnosti se može samo nagađati. Astronomi pokušavaju da pogode.

Astronomija prošlosti

Astronomija kamenog doba

astronomska naučna struka

Poznato je da su mnoge drevne građevine orijentisane prema kardinalnim tačkama, ali tek relativno nedavno naučnici su obratili pažnju na arheološka nalazišta, čija je jedna od glavnih namena bila posmatranje nebeskih tela. Praistorijske opservatorije bile su instrumentalne strukture, tj. označila mjesta izlazaka i zalazaka sunca. Takve strukture nalaze se posvuda.

Obožavatelji Sunca su vjerovali da se mora umiriti da bi Sunce nastavilo da obasjava Zemlju. Tako je nastao hram. Međutim, Sunce nije bilo samo bog, već i prvi pouzdani orijentir, pa se s njim mogao povezati ne samo krug od kamenja, već i odvojeni visoki kamen postavljen okomito. Takvo kamenje je istovremeno bilo i prvi sat, kompas i kalendar. Kamene konstrukcije ove vrste nazivaju se megaliti (od grčkog megas - veliki i lythos - kamen).

New Grange se smatra najstarijim megalitskim spomenikom povezanim sa astronomijom u Evropi. Pronađen je u Irskoj. Ovo je građevina od bijelog i sivog kamena, unutar koje se nalazi uzak hodnik koji vodi u malu prostoriju. Tunel je orijentisan na jugoistok tačno na mestu izlaska sunca na zimskom solsticiju. Zidovi New Grangea oslikani su šarama krugova i spirala, simbolizirajući prstenove vremena.

Newgrange je bio hram Sunca i vremena. Njegove funkcije uključivale su samo jednu astronomsku operaciju: određivanje početka godine, koji su njegovi graditelji povezivali sa 21. decembrom. New Grange datira oko 3000. godine prije Krista.

Stonehenge (eng. Stonehenge, lit. stone henge. Henge je vrsta ritualnih spomenika koja se nalazi samo na Britanskim ostrvima. Sastoji se od zaobljenog prostora omeđenog jarkom, na čijoj se vanjskoj strani nalazi bedem.) - a kamena megalitska građevina uvrštena na listu svjetske baštine nalazi se na jugu Engleske.

Prvi istraživači su izgradnju Stounhendža povezivali sa druidima, međutim, odbacili su stvaranje Stounhendža u novo kameno i bronzano doba. Moderno datiranje elemenata Stonehengea zasnovano je na radiokarbonskoj metodi i pokazalo je da najstariji dijelovi strukture datiraju iz 3020-2910. BC e.

Čak su i autori iz 18. veka izjavili da se položaj kamenja može dovesti u vezu sa astronomskim fenomenima. Ispostavilo se da je Stounhendž bio džinovska opservatorija izgrađena za praćenje kretanja Sunca i Mjeseca. Uz njegovu pomoć riješen je najvažniji zadatak - određivanje dana ljetnog solsticija, kada je Sunce izašlo na sjeveroistoku, što bliže tački sjevera. Od njega su počeli pratiti vrijeme za cijelu godinu. Također, uz pomoć kamenja određivan je dan zimskog solsticija, a vršena su i opažanja zalazaka sunca u dane ljetnog i zimskog solsticija.

Pojedinačno kamenje Stounhendža korišćeno je za posmatranje Meseca i predviđanje pomračenja Meseca, koje se smatralo opasnim.

U Republici Hakasiji postoji slično mjesto - humke Salbyk u Dolini kraljeva.

Astronomija drevnih civilizacija

Čak iu davna vremena, nama trenutno nepoznati posmatrači na zvjezdanom nebu identificirali su pojedinačne svijetle grupe zvijezda, koje su kasnije nazvane sazviježđa. Istovremeno, među fiksnim zvijezdama koje ne mijenjaju međusobne pozicije na nebu i koje se nalaze u stalnim sazvježđima, pronađeno je sedam pokretnih svjetiljki. Kreću se od sazviježđa u sazviježđe, dok ostaju unutar uske zone koja dijeli zvjezdano nebo. Ove svjetiljke su bile Sunce, Mjesec i pet planeta - Merkur. Venera, Mars, Jupiter i Saturn.

Razvoj astronomije odvijao se u borbi između dvije teorije svjetonazora. Prva od njih - geocentrična teorija - vjerovala je da Zemlja nepomično miruje u središtu lopte, a oko nje jure sunce, zvijezde i planete. Ovu teoriju, koja je prevladavala dugi niz stoljeća, crkva je branila i branila.

Drugi sistem, heliocentrični, vjerovao je da je u središtu svijeta Sunce, oko kojeg se Zemlja kreće zajedno sa drugim planetama. Dalji razvoj ove teorije stvorio je osnovu moderne astronomije.

Prije skoro tri hiljade godina, u dolinama rijeka Tigris i Eufrat, procvjetala je jedna od najstarijih kulturnih država, Vavilon. Studije astronomije u Babilonu bile su koncentrisane u rukama sveštenika, koji su akumulirali značajnu zalihu astronomskih informacija. Međutim, u svom svjetonazoru, babilonski svećenici su zanemarili nagomilano astronomsko iskustvo; Oni su svoj sistem svijeta prilagodili zahtjevima religije.

Prema učenju vavilonskih sveštenika. Zemlja je okrugla planina pokrivena kupolom nebeskog svoda. Zvijezde i planete su pričvršćene za ovu kupolu. Zemlja i nebo su okruženi okeanom. Sunce kruži oko Zemlje od istoka prema zapadu i krije se u kapiji izgrađenoj u brani koja odvaja Zemlju od Okeana. Nebo je bilo prebivalište bogova, a podzemlje se smatralo prebivalištem mrtvih.

U 5. veku Kr., grčki naučnik Filolaus je smatrao da ... najvažnije stvari zaslužuju najrespektabilnije mjesto, a pošto je vatra važnija od Zemlje, ona se stavlja u sredinu. Zemlja se kreće oko ove vatre od zapada prema istoku. Sunce u sistemu Filolaus imalo je pomoćnu ulogu – koncentrisalo je i reflektovalo zrake centralne vatre na Zemlju. Maglovito i mistično učenje Filolaja sadržavalo je zrnce istine - briljantno nagađanje o mogućnosti kretanja Zemlje u kosmičkom prostoru.

U 4. veku. pne, filozof Aristotel je živio u Grčkoj. On je bio tvorac geocentričnog sistema svijeta, koji je izveo iz svoje doktrine o četiri elementa. Aristotel je učio da se sve oko nas sastoji od četiri elementa: zemlje, vode, vazduha i vatre. Elementi su raspoređeni prema njihovoj težini. Dakle, centar svemira je globus. Okružena je vodom - okeanima i morima. Iznad njih je sfera zraka, a zatim se vatra proteže do samog Mjeseca. Vatra dolazi u kontakt sa etrom, od kojeg su napravljene sve fiksne zvijezde. Sunce, Mjesec i druge planete pričvršćene su za prozirne čvrste sfere - šuplje kuglice koje se okreću oko centra - Zemlje.

Aristotel je smatrao nebo područjem savršenstva. Na savršenom nebu, svi pokreti se dešavaju u savršenim orbitama - krugovima. Duboko tematsko, astronomsko i filozofsko znanje nije moglo osloboditi Aristotela iz zarobljeništva religioznih idealističkih ideja. U svom sistemu svijeta, bio je primoran da pribjegne pomoći božanstva, u kojem je vidio uzrok kretanja Sunca, planeta i nepokretnih zvijezda. Aristotelove ideje dominirale su umovima naučnika više od deset vekova.

U 4. veku. prije Krista, u delti rijeke Nil nastao je novi kulturni centar - Aleksandrija. Veliki astronom sa ostrva Samos, Aristarh, radio je u dobro opremljenoj opservatoriji ovog grada. Aristarh sa Samosa bio je prvi koji je potkrijepio i razvio heliocentrični sistem svijeta. Iskoristio je Filolajevo učenje. ali umesto mistične vatre postavio je Sunce u centar sveta. Prema učenju Aristarha, svemir je okružen sferom fiksnih zvijezda. Između Sunca i ove sfere Zemlja, Mjesec i druge planete kreću se kružnim putanjama. Aristarh je svoju teoriju izveo iz zapažanja i potvrdio je brojnim proračunima. Ovo je bila prva naučno potkrijepljena i eksperimentalno potvrđena teorija.

Oko 150. godine nove ere pojavio se rad aleksandrijskog astronoma Klaudija Ptolomeja. Zvalo se Veliko matematičko delo astronomije. U njemu je Ptolomej koristio matematiku da dokaže da globus nepomično stoji u središtu svijeta. Sunce, planete i zvijezde kruže oko njega. Prividni put ovih planeta mnogo je složeniji od njihovog savršenog ravnomjernog kretanja u krugu, kao što su pretpostavili Aristotel i drugi astronomi. Čini se da planete lutaju nebom, sad u jednom smjeru, pa u drugom. Ptolomej je to ispravno objasnio onima. da se prividna putanja planeta sastoji od dva kretanja. Ali koji su to pokreti? Pridržavajući se ideje savršenog kretanja planeta u krugovima. Ptolomej je vjerovao da se planete kreću u malim krugovima - epiciklima, a centri epicikla, zauzvrat, rotiraju u velikim koncentričnim krugovima - deferentima. U središtu svih deferenta Zemlja navodno počiva.

Veštim odabirom poluprečnika epicikla, Ptolomej je uspeo da pomiri prividno kretanje planeta sa svojom teorijom. Uprkos svojoj glomaznoj prirodi, Ptolomejeva teorija je omogućila prilično precizno obavljanje astronomskih posmatranja i proračuna. Ptolomejeva teorija, nazvana geocentrični sistem sveta, trajala je do 16. veka, kada je poljski astronom Nikola Kopernik dokazao njenu fizičku zabludu i potkrepio heliocentrični sistem sveta.

Ptolomej je znao da ako dopustimo mogućnost da se Zemlja okreće oko svoje ose, to bi uvelike pojednostavilo njegovu teoriju. Ali, pod jakim uticajem Aristotela, nije se usudio da to učini.

Pitanje šta znamo (a šta ne znamo) o svemiru je prirodno u glavama današnjice. I to ne samo u smislu, da tako kažem, „utilitarnog“, odnosno praktičnog interesa za one planete na koje će astronauti letjeti u bliskoj budućnosti, i za međuplanetarni medij kroz koji će letjeti njihove rakete. Proučavanje Univerzuma i razumijevanje prirode procesa koji se dešavaju na udaljenim kosmičkim tijelima su od velikog obrazovnog interesa. Jedan poznati astronom je u vezi s tim sasvim ispravno primijetio: "Čovjek se posebno razlikuje od životinja po tome što ponekad podiže oči prema nebu..."

Sve dok čovečanstvo postoji, univerzum će ga uvek privlačiti i mamiti. Zamolili su me da napišem kako zamišljam da će se astronomija razvijati u bliskoj budućnosti. U naše vrijeme, biti prorok u nauci je prilično težak, ako ne i beznadežan zadatak. Istorija se više puta surovo nasmijala autorima naučnih predviđanja. Dozvolite mi da navedem samo jedan primjer. Godine 1955. u Engleskoj je objavljena knjiga poznatog fizičara Thompsona “The Foreseen Future”. Ova knjiga, veoma zanimljiva i fascinantna, daje prognozu razvoja nauke, tehnologije i društvenih odnosa za narednih 50 godina. Njegov autor je predvideo da će se prvi ljudski prodor u svemir dogoditi na samom kraju 20. veka. I samo dvije godine nakon što je ovo napisano, lansiran je prvi umjetni satelit.

Kada se predviđa uspjeh nauke za bilo koji duži period, polaziti od čisto „akademskih“ premisa je potpuno nedovoljno. Možda bi Thompson bio u pravu da je razvoj nauke išao skladno. Međutim, to se po pravilu ne dešava.

Koliko god da je težak, i što je najvažnije, nezahvalan zadatak predvidjeti kako će izgledati drevna i vječno mlada nauka o nebu, pokušat ću to učiniti. Očigledno, mene vodi prirodna ljudska slabost - da pokušam da podignem veo nad budućnošću...

Dakle, šta možemo očekivati ​​od astronomije za dvije decenije? Da bi se nekako pokušalo odgovoriti na ovo pitanje, treba, prvo, pokušati identificirati najperspektivnije pravce u razvoju ove nauke, i drugo, shvatiti koji su uspjesi u astronomiji postignuti u prošlosti.

Revolucija u fizici koja se dogodila u prvoj trećini dvadesetog stoljeća imala je ogroman utjecaj na astronomiju: mehanika, nuklearna fizika i teorija relativnosti su se u posljednje dvije decenije široko koristile u astrofizičkim istraživanjima. Istovremeno, napredak u radio-elektronici se uvodio u praksu astronomskih posmatranja. Nove istraživačke metode i alati omogućili su da se dobiju rezultati o kojima se ranije nije moglo ni sanjati.

Prije dvadeset godina, praktično jedini izvor naših informacija o prirodi nebeskih tijela bila je svjetlost koja je dolazila od njih. U međuvremenu, moglo bi se pretpostaviti da nebeska tijela, barem neka, također emituju u “nevidljivim” dijelovima spektra. Ali astronomi nisu znali ništa o ovom zračenju, a takvo neznanje je uvelike ograničilo naše znanje.

Najveći uspjeh "nebeske nauke" posljednjih godina bio je razvoj radio astronomije. Kao što i samo ime govori, ova nauka se bavi proučavanjem radio talasa koje emituju određeni svemirski objekti. Iako je radio astronomija nastala 1932. godine, u to vrijeme nije postojala. Stvarno se počeo razvijati tek nakon Drugog svjetskog rata. Ipak, uspjesi radio astronomije su nevjerovatni.

Da nije bilo ove oblasti astronomije, ne bismo naučili gotovo ništa o međuzvjezdanoj materiji, o rotaciji i dinamici našeg zvjezdanog sistema - Galaksije, o maglinama nastalim nakon grandioznih kosmičkih katastrofa - eksplozija takozvanih "supernova" , i još mnogo toga, ništa manje važno i zanimljivo.

Radio astronomija je omogućila otkrivanje potpuno novih fenomena u svemiru, na primjer, nevjerovatnih zvjezdanih sistema - radio galaksija koje emituju radio valove ogromne snage. Većina radio galaksija je odvojena od nas nevjerovatno ogromnim udaljenostima, procijenjenim na milijarde svjetlosnih godina. Čak ni najveći optički teleskopi nisu u stanju da otkriju mnoge od njih. Za kratko vrijeme, radio astronomija je revolucionirala drevnu nauku o svemiru. Sada je nemoguće zamisliti njen dalji razvoj bez napretka istraživanja radioastronomije. Džinovski radio teleskopi sa ogledalima prečnika stotina metara već se projektuju i grade.

Zahvaljujući razvoju takozvanih “kvantnih pojačala”, osjetljivost prijemne opreme je u posljednje vrijeme jako porasla. Kada ova moćna istraživačka tehnika bude u potpunosti operativna, počeće nova faza u radio astronomiji i ko zna kakvi će nam zadivljujući aspekti Univerzuma biti otkriveni. Primit ćemo i proučavati radio emisiju zvijezda, barem bliskih, konačno ćemo dobiti dugo očekivane informacije o udaljenim kutovima svemira i, po svemu sudeći, riješit ćemo dugogodišnji problem prirode njegovog širenja. Ko zna, možda iza regiona gde se Univerzum širi postoji region gde se on skuplja? I općenito, da li je Univerzum konačan ili beskonačan?

I, naravno, u Univerzumu će se otkriti novi fenomeni o čijem postojanju sada ne možemo ni nagađati. Pojaviće se novi ogromni problemi koje će astronomska nauka na kraju 21. veka biti pozvana da reši.

Treba očekivati ​​procvat „astronomije nevidljivog“, odnosno proučavanja kosmičkog zračenja koje leži sa obe strane vidljivog opsega elektromagnetnih talasa (svjetlosnog opsega). Trend u razvoju moderne astronomije je maksimiziranje širenja spektralnog područja u kojem se provode studije zračenja kosmičkih tijela.

Ranije nismo znali ništa o zračenju nebeskih tijela u ultraljubičastim, rendgenskim i još "tvrđim" područjima spektra. Jer takvo zračenje u potpunosti apsorbira Zemljina atmosfera. U međuvremenu, naše znanje o prirodi nebeskih tijela, posebno Sunca, ne može biti potpuno ako ne poznajemo karakteristike njihovog “tvrdog” zračenja. Dovoljno je reći da sunčevo ultraljubičasto i rendgensko zračenje ima ogroman uticaj na gornje slojeve Zemljine atmosfere, jonizujući ih i zagrijavajući ih. Od toga posebno zavise radio komunikacije na kratkim talasima.

Razvoj raketne tehnologije otvorio je mogućnost podizanja instrumenata koji mjere "tvrdo" zračenje na velike visine i na taj način "probijanja" gustih slojeva zemljine atmosfere koji ometaju takva istraživanja. Tako se u poslijeratnom periodu pojavila i počela se ubrzano razvijati nova nauka, nazvana „raketna astronomija“.

Dostignuća raketne astronomije prije 50 godina mogla su izgledati fantastično. Sada već sa velikom tačnošću znamo šta je ultraljubičasto i rendgensko zračenje Sunca, kako se ono menja tokom vremena i koji je mehanizam njegovog uticaja na Zemljinu atmosferu. S druge strane, proučavanje ovog zračenja omogućilo je da se značajno razjasni naše razumijevanje fizičkih uslova u sunčevoj atmosferi. I to ima veliki teorijski i praktični značaj.

Ali ovo su samo prvi koraci raketne astronomije. Sada ne znamo gotovo ništa o ultraljubičastom i rendgenskom zračenju zvijezda, maglina i galaksija. I to moramo znati ako želimo ispravno zamisliti prirodu ovih kosmičkih objekata. Stoga možemo razumno predvidjeti da će raketna astronomija u budućnosti zauzeti istaknuto mjesto u astronomskim istraživanjima. Izgradit će se prave svemirske laboratorije - umjetni sateliti Zemlje, Mjeseca i Sunca, na kojima će biti instalirani prilično veliki teleskopi koji automatski rade, sposobni za mjerenje i analizu svih vrsta “tvrdog” zračenja zvijezda, maglina i drugih svemirskih objekata.

Bez sumnje, izgradnja ovakvih uređaja nije lak zadatak. Posebno je teško osigurati automatsko „usmjeravanje“ teleskopa na željenu zvijezdu ili maglicu sa dovoljno visokom preciznošću. Uostalom, na takvim stanicama neće biti ljudi. Naučne informacije će se prenositi na Zemlju pomoću telemetrije.

Posebno je atraktivna perspektiva postavljanja stalne naučne stanice na Mjesecu. Ova stanica može biti opremljena prilično velikim teleskopima i potpuno modernom laboratorijom. Sasvim je moguće da će za normalan rad takve stanice biti potreban mali broj stručnjaka - astronoma i fizičara. Uostalom, ni najnaprednija automatizacija ne može uvijek zamijeniti osobu.

Izgledi za razvoj takozvane astronomije gama zraka su veoma primamljivi. Ovo se shvata kao istraživanje „najtvrđih” gama zraka koje, nesumnjivo, moraju da emituju neka kosmička tela. Takvi zraci prolaze kroz cijelu atmosferu bez apsorpcije, pa se mogu snimiti instrumentima postavljenim na površini Zemlje. Gama zračenje sa Sunca nedavno je otkriveno prilikom pojave aktivnih formacija na njemu, takozvanih baklji - džinovskih eksplozija u površinskim slojevima Sunca, koje su dugo proučavali astronomi i fizičari. Ali ovo je samo početak. Može se očekivati ​​da u svemiru postoje objekti koji emituju gama zrake vrlo velike snage. Oni su veoma udaljeni od nas, tako da je fluks gama zračenja od njih mali. Ali značajno povećanje osjetljivosti prijemnika takvog zračenja i razvoj novih metoda za njegovo otkrivanje sada otvaraju stvarnu mogućnost pojave gama astronomije.

Važnost takvih studija je u tome što omogućavaju proučavanje ponašanja kosmičkih zraka u dubinama Univerzuma. Može se pretpostaviti da će za dvije decenije gama-astronomija obogatiti nauku brojnim otkrićima od najveće važnosti.

Takođe bih želeo da kažem nekoliko reči o "" astronomiji. Takva astronomija još ne postoji, ali ima razloga vjerovati da će se pojaviti u bliskoj budućnosti. Neutrino je elementarna čestica koju emituju neka jezgra tokom takozvanog beta raspada. Iako je teorijsko postojanje takve čestice bilo davno predviđeno, otkriveno je tek nedavno.

Činjenica je da je ova čestica gotovo neuhvatljiva, jer praktički ne stupa u interakciju s materijom. Na primjer, neutrino može lako proći kroz sve (da ne spominjemo Zemlju) sa zanemarljivom šansom da bude apsorbiran.

S druge strane, sada znamo da razlog zašto Sunce (kao i druge zvijezde) zrači ogromnu količinu energije dolazi iz njegovih dubina. U takvim reakcijama, posebno, nastaje vrlo veliki broj neutrina, ostavljajući Sunce gotovo neometano: za njih je gotovo providno. Procjenjuje se da Sunce i zvijezde emituju otprilike istu količinu energije u obliku neutrina kao što emituju u obliku svjetlosti i topline. Pošto smo veoma blizu Sunca i „kupamo” se u njegovim zracima, istovremeno se „kupamo” u njegovom neutrinskom zračenju.

Ali kako se ovaj moćni tok neutrina može otkriti? Ovo je daleko od toga da je lako učiniti. Nije uzalud ova nevjerovatna elementarna čestica tako dugo izmicala eksperimentatorima. A ipak situacija nije beznadežna. Tehnologija modernih fizičkih eksperimenata koja brzo napreduje omogućit će u narednih jednu do dvije decenije registraciju i proučavanje solarnih neutrina. Tako ćemo, takoreći, zaviriti u dubine Sunca, gdje nastaju neutrini, razjasniti naše ideje o nuklearnim reakcijama koje se tamo dešavaju i – ko zna! - možda ćemo otkriti iznenađenja koja su van naše kontrole. A ovo je možda i najprimamljivija stvar...

Drugim riječima, ono što je tek nedavno moglo izgledati kao neobuzdana fantazija - mogućnost direktnog posmatranja unutrašnjosti Sunca i zvijezda - neutrina astronomija će postati stvarnost.

Ali dosta o "astronomiji nevidljivog". Naravno, ovaj smjer razvoja astronomije je jedan od najvažnijih, ali daleko od jedinog. Konkretno, trenutno smo svjedoci pojave fundamentalno novog smjera u astronomiji, takozvane eksperimentalne astronomije. Ali o tome pročitajte u našem sljedećem članku.